JP2002064150A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2002064150A
JP2002064150A JP2000261703A JP2000261703A JP2002064150A JP 2002064150 A JP2002064150 A JP 2002064150A JP 2000261703 A JP2000261703 A JP 2000261703A JP 2000261703 A JP2000261703 A JP 2000261703A JP 2002064150 A JP2002064150 A JP 2002064150A
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JP
Japan
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circuit
gate
power supply
transistor
semiconductor device
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JP2000261703A
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Japanese (ja)
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Hideto Hidaka
秀人 日高
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a gate tunnel current during standby required for a low power consumption. SOLUTION: As a transistor to become an on-state during standby, transistors (PQa, PQc, NQb and NQa) each having a large gate tunnel barrier are used. As a transistor to become an off-state during standby, a thin MIS transistor of a gate insulating film is used. As a hierarchical power source constitution, main and sub-power source lines (30, 32) and main and sub-ground lines (34, 36) are isolated during standby.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ(以下、MISトランジスタと称
す)を構成要素として含む半導体装置に関し、特に、微
細化されたCMOSトランジスタ(PおよびNチャネル
MISトランジスタ)を有する半導体装置における消費
電力を低減するための構成に関する。より特定的には、
この発明は、微細化MISトランジスタのゲートトンネ
ル電流を抑制するための構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device including an insulated gate field effect transistor (hereinafter, referred to as MIS transistor) as a component, and more particularly, to a miniaturized CMOS transistor (P and N channel MIS transistor). To a structure for reducing power consumption in a semiconductor device having the same. More specifically,
The present invention relates to a configuration for suppressing a gate tunnel current of a miniaturized MIS transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOS半導体装置においてMISトラ
ンジスタのサイズが微細化されると、トランジスタの信
頼性確保と消費電力低減とのために、動作電源電圧を低
下させる。この動作電源電圧の低下に応じてMISトラ
ンジスタのサイズを縮小する場合、一定のスケーリング
則に従ってトランジスタの各パラメータ値の低減が行な
われる。このスケーリング則に従えば、MISトランジ
スタのゲート絶縁膜の膜厚Toxを小さくし、またしき
い値電圧の絶対値Vthを小さくする必要がある。しか
しながら、しきい値電圧は、スケーリング則に従ってそ
の絶対値を小さくすることはできない。しきい値電圧
は、所定のドレイン電圧印加条件下で、所定のドレイン
電流を生じさせるゲート−ソース間電圧と定義される。
このしきい値電圧の絶対値Vthが小さくなった場合、
ゲート−ソース間電圧Vgsが0Vとなっても、弱い反
転層がチャネル領域に形成され、この反転層を介してサ
ブスレッショルドリーク電流(以下オフリーク電流と称
す)が流れる。このオフリーク電流は、しきい値電圧の
絶対値が小さくなるほど増加する。したがって、MIS
トランジスタがオフ状態のスタンバイサイクル時におい
て、オフリーク電流が増加し、スタンバイ電流が増大す
るという問題が生じる。特に携帯機器などの電池駆動の
機器においてこのような半導体装置が用いられる場合、
電池寿命の観点から、オフリーク電流を低減することが
大きな課題となる。
2. Description of the Related Art When the size of a MIS transistor in a CMOS semiconductor device is miniaturized, an operating power supply voltage is reduced in order to secure transistor reliability and reduce power consumption. When the size of the MIS transistor is reduced in accordance with the decrease in the operating power supply voltage, each parameter value of the transistor is reduced according to a certain scaling rule. According to this scaling rule, it is necessary to reduce the thickness Tox of the gate insulating film of the MIS transistor and to reduce the absolute value Vth of the threshold voltage. However, the absolute value of the threshold voltage cannot be reduced according to the scaling rule. The threshold voltage is defined as a gate-source voltage that causes a predetermined drain current under a predetermined drain voltage application condition.
When the absolute value Vth of the threshold voltage decreases,
Even when the gate-source voltage Vgs becomes 0 V, a weak inversion layer is formed in the channel region, and a subthreshold leak current (hereinafter, referred to as an off-leak current) flows through the inversion layer. This off-leak current increases as the absolute value of the threshold voltage decreases. Therefore, the MIS
In a standby cycle in which the transistor is off, a problem arises in that an off-leak current increases and a standby current increases. Particularly when such a semiconductor device is used in a battery-driven device such as a portable device,
From the viewpoint of battery life, reducing the off-leak current is a major issue.

【0003】このオフリーク電流を低減するために、し
きい値電圧の絶対値Vthを大きくした場合、動作電源
電圧を低減した効果が得られず、高速動作が保証されな
い。そこで、スタンバイサイクル時におけるオフリーク
電流を低減しかつ高速動作性を保証するために、MT−
CMOS(マルチ・スレッショルドCMOS)構成が提
案されている。
If the absolute value Vth of the threshold voltage is increased in order to reduce the off-leak current, the effect of reducing the operating power supply voltage cannot be obtained, and high-speed operation cannot be guaranteed. Therefore, in order to reduce the off-leak current in the standby cycle and to guarantee the high-speed operation, the MT-
A CMOS (multi-threshold CMOS) configuration has been proposed.

【0004】図104は、従来のMT−CMOS回路の
構成の一例を示す図である。図104においては、5段
の縦続接続されるインバータ回路IV0−IV4を一例
として示す。これらのインバータ回路IV0−IV4に
対し、電源ノードに結合される主電源線MVLと、主電
源線MVLにスイッチングトランジスタSWPを介して
結合される副電源線SVLと、接地ノードに接続される
主接地線MGLと、スイッチングトランジスタSWNを
介して主接地線MGLに結合される副接地線SGLが配
置される。
FIG. 104 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional MT-CMOS circuit. FIG. 104 shows five stages of cascaded inverter circuits IV0 to IV4 as an example. For these inverter circuits IV0-IV4, main power supply line MVL coupled to the power supply node, sub power supply line SVL coupled to main power supply line MVL via switching transistor SWP, and main ground connected to the ground node Line MGL and sub-ground line SGL coupled to main ground line MGL via switching transistor SWN are arranged.

【0005】これらのインバータ回路IV0−IV4の
各々は、PチャネルMISトランジスタP0−P4と、
NチャネルMISトランジスタN0−N4を含み、イン
バータ回路IV0−IV4は、それぞれCMOSインバ
ータの構成を有する。このMT−CMOS回路は、待機
状態のスタンバイサイクルと、実際の入力信号が変化す
るアクティブサイクルとを有し、スタンバイサイクル時
における入力信号INは、Lレベルに固定される。スイ
ッチングトランジスタSWPおよびSWNは、それぞ
れ、制御信号/φおよびφに応答して、スタンバイサイ
クル時オフ状態となる。スイッチングトランジスタSW
PおよびSWNは、比較的大きな(中程度の)しきい値
電圧の絶対値M−Vthを有する。一方、インバータ回
路IV0−IV4のMISトランジスタP0−P4およ
びN0−N4は、小さなしきい値電圧の絶対値を有する
L−Vthトランジスタである。
Each of these inverter circuits IV0-IV4 has a P-channel MIS transistor P0-P4,
Inverter circuits IV0-IV4 each include N-channel MIS transistors N0-N4, and each have a CMOS inverter configuration. This MT-CMOS circuit has a standby cycle in a standby state and an active cycle in which an actual input signal changes. The input signal IN in the standby cycle is fixed at L level. Switching transistors SWP and SWN are turned off in the standby cycle in response to control signals / φ and φ, respectively. Switching transistor SW
P and SWN have relatively large (medium) threshold voltage absolute values M-Vth. On the other hand, MIS transistors P0-P4 and N0-N4 of inverter circuits IV0-IV4 are L-Vth transistors having a small absolute value of the threshold voltage.

【0006】スタンバイサイクル時における入力信号I
Nの論理レベルに応じて、スタンバイサイクル時にオン
状態となるMISトランジスタのソースが、主電源線M
VLおよび主接地線MGLにそれぞれ接続される。すな
わち、MISトランジスタP0、P2およびP4のソー
スが、主電源線MVLに接続され、またMISトランジ
スタN1、N3のソースが主接地線MGLに接続され
る。一方、スタンバイサイクル時にオフ状態となるMI
Sトランジスタは、ソースが副電源線SVLおよび副接
地線SGLに接続される。すなわち、MISトランジス
タP1およびP3のソースが、副電源線SVLに接続さ
れ、MISトランジスタN0、N2およびN4のソース
が、副接地線SGLに接続される。次に、この図104
に示すMT−CMOS回路の動作を図105に示す信号
波形図を参照して説明する。
[0006] Input signal I during standby cycle
In response to the logic level of N, the source of the MIS transistor that is turned on during the standby cycle is
VL and main ground line MGL. That is, the sources of MIS transistors P0, P2 and P4 are connected to main power supply line MVL, and the sources of MIS transistors N1 and N3 are connected to main ground line MGL. On the other hand, MI which is turned off during the standby cycle
The source of the S transistor is connected to the sub power supply line SVL and the sub ground line SGL. That is, the sources of MIS transistors P1 and P3 are connected to sub power supply line SVL, and the sources of MIS transistors N0, N2 and N4 are connected to sub ground line SGL. Next, FIG.
The operation of the MT-CMOS circuit shown in FIG. 105 will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0007】スタンバイサイクル時においては、入力信
号INはLレベルであり、また制御信号φおよび/φは
それぞれLレベルおよびHレベルである。この状態にお
いては、スイッチングトランジスタSWPおよびSWN
がオフ状態となる。スイッチングトランジスタSWP
は、M−Vthトランジスタであり、このオフ状態のオ
フリーク電流は十分小さい。
In the standby cycle, input signal IN is at L level, and control signals φ and / φ are at L level and H level, respectively. In this state, switching transistors SWP and SWN
Is turned off. Switching transistor SWP
Is an M-Vth transistor, and the off-state leakage current in the off state is sufficiently small.

【0008】インバータ回路IV0−IV4において、
MISトランジスタP0、P2およびP4はオン状態で
あり、サブスレッショルドリーク(オフリーク)電流は
生じない。一方、MISトランジスタP1およびP3が
オフ状態となり、副電源線SVLから、オフリーク電流
を生じさせる。これらのMISトランジスタP1および
P3を介して流れるオフリーク電流は、オン状態のMI
SトランジスタN1およびN3をそれぞれ介して、主接
地線MGLへ流れる。しかしながら、MISトランジス
タP1およびP3を介して流れるオフリーク電流は、ス
イッチングトランジスタSWPを介して流れるオフリー
ク電流により決定される。したがって、この副電源線S
VLの電圧レベルは、スイッチングトランジスタSWP
を流れるオフリーク電流と、MISトランジスタP1お
よびP3を流れるオフリーク電流との合計が釣合う電圧
レベルで平衡する。副電源線SVLの電圧レベルは、電
源電圧VCCよりも低い電圧レベルであり、MISトラ
ンジスタP1およびP3は、各ゲート−ソース間電圧が
逆バイアス状態となり、より強いオフ状態となり、十分
にオフリーク電流を低減できる。
In inverter circuits IV0-IV4,
MIS transistors P0, P2, and P4 are on, and no sub-threshold leak (off-leak) current is generated. On the other hand, MIS transistors P1 and P3 are turned off, causing off-leakage current from sub power supply line SVL. The off-leak current flowing through these MIS transistors P1 and P3
It flows to main ground line MGL via S transistors N1 and N3, respectively. However, the off-leak current flowing through MIS transistors P1 and P3 is determined by the off-leak current flowing through switching transistor SWP. Therefore, this sub power supply line S
The voltage level of VL is the switching transistor SWP
And the sum of the off-leak current flowing through the MIS transistors P1 and P3 is balanced at a voltage level. The voltage level of sub power supply line SVL is lower than power supply voltage VCC, and MIS transistors P1 and P3 have their gate-source voltages in a reverse-biased state, are turned off more strongly, and have a sufficient off-leakage current. Can be reduced.

【0009】同様に、MISトランジスタN0、N2お
よびN4にも、オフリーク電流が流れるが、これらのM
ISトランジスタN0、N2およびN4のオフリーク電
流は、スイッチングトランジスタSWNを流れるオフリ
ーク電流により決定される。スイッチングトランジスタ
SWNは、M−Vthトランジスタであり、そのオフリ
ーク電流は十分小さく、応じて、これらのMISトラン
ジスタN0、N2およびN4のオフリーク電流を十分抑
制することができる。
Similarly, an off-leak current also flows through MIS transistors N0, N2 and N4.
The off-leak current of IS transistors N0, N2 and N4 is determined by the off-leak current flowing through switching transistor SWN. The switching transistor SWN is an M-Vth transistor, and its off-leak current is sufficiently small. Accordingly, the off-leak current of these MIS transistors N0, N2, and N4 can be sufficiently suppressed.

【0010】このとき、また、副接地線SGLの電圧レ
ベルはMISトランジスタN0、N2およびN4を流れ
るオフリーク電流の総和と、スイッチングトランジスタ
SWNを流れるオフリーク電流が平衡する電圧レベルと
なり、接地電圧GNDより高い電圧レベルとなる。した
がって、このときには、MISトランジスタN0、N2
およびN4は、ゲート−ソース間が逆バイアス状態とな
り、より深いオフ状態となり、オフリーク電流が十分抑
制される。
At this time, the voltage level of sub-ground line SGL is a voltage level at which the sum of the off-leak currents flowing through MIS transistors N0, N2 and N4 and the off-leak current flowing through switching transistor SWN are balanced, and is higher than ground voltage GND. Voltage level. Therefore, at this time, the MIS transistors N0, N2
N4 and N4 are in a reverse bias state between the gate and the source, are in a deeper off state, and the off leak current is sufficiently suppressed.

【0011】実際に動作を行なうアクティブサイクルに
おいては、制御信号φおよび/φがそれぞれHレベルお
よびLレベルに設定され、スイッチングトランジスタS
WPおよびSWNがオン状態となり、副電源線SVLが
主電源線MVLに接続され、また副接地線SGLが主接
地線MGLに接続される。したがって、これらインバー
タ回路IV0−IV4は、L−Vthトランジスタを構
成要素として含んでおり、入力信号INに従って高速で
変化する。
In an active cycle in which an operation is actually performed, control signals φ and / φ are set to H level and L level, respectively, and switching transistor S
WP and SWN are turned on, sub power supply line SVL is connected to main power supply line MVL, and sub ground line SGL is connected to main ground line MGL. Therefore, these inverter circuits IV0 to IV4 include the L-Vth transistor as a component, and change at a high speed according to the input signal IN.

【0012】この図104に示すように、電源線のイン
ピーダンスをスタンバイサイクル時とアクティブサイク
ル時とで異ならせることにより、L−Vthトランジス
タを構成要素として利用しても、スタンバイサイクル時
のオフリーク電流を十分抑制でき、かつアクティブサイ
クル時の高速動作性を保証することができ、低消費電力
でかつ高速動作するCMOS回路を実現することができ
る。
As shown in FIG. 104, by making the impedance of the power supply line different between the standby cycle and the active cycle, the off-leak current during the standby cycle can be reduced even when the L-Vth transistor is used as a component. It is possible to realize a CMOS circuit that can be sufficiently suppressed, can guarantee high-speed operation in an active cycle, and operates with low power consumption and at high speed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】MISトランジスタの
寸法などの各種パラメータは、あるスケーリング則に沿
って縮小される。このスケーリング則においては、MI
Sトランジスタのゲート長とゲート絶縁膜の膜厚とは、
同じ縮小比で縮小されることが前提となっている。たと
えば、ゲート長が0.25μm(マイクロメータ)のM
ISトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚は、一般的に、
5nm(ナノメータ)であり、したがってゲート長が
0.1μm程度のMISトランジスタのゲート絶縁膜の
膜厚は、2.0ないし2.5nm程度になる。このよう
に、ゲート絶縁膜を動作電源電圧の低下に伴って薄くし
た場合、たとえば電源電圧が1.5V以下の条件に応じ
てこのゲート絶縁膜を3nm程度にまで薄くした場合、
オン状態のMISトランジスタのゲート絶縁膜にトンネ
ル電流が流れ、このオン状態のトランジスタにおける電
源電流が増加するという問題が生じる。
Various parameters such as the size of the MIS transistor are reduced according to a certain scaling rule. In this scaling law, MI
The gate length of the S transistor and the thickness of the gate insulating film are:
It is assumed that the images are reduced at the same reduction ratio. For example, M having a gate length of 0.25 μm (micrometer)
The thickness of the gate insulating film of an IS transistor is generally
The thickness of the gate insulating film of the MIS transistor having a gate length of about 0.1 μm is about 2.0 to 2.5 nm. As described above, when the gate insulating film is thinned with a decrease in the operating power supply voltage, for example, when the gate insulating film is thinned to about 3 nm according to the condition that the power supply voltage is 1.5 V or less,
A tunnel current flows through the gate insulating film of the MIS transistor in the on-state, which causes a problem that the power supply current in the transistor in the on-state increases.

【0014】図106(A)−(C)は、MIS構造の
エネルギバンドを概略的に示す図である。図106
(A)−(C)においては、ゲートのエネルギバンドと
して、メタル(金属)のバンドを一例として示す。通常
は、MIS構造において、ゲートは、不純物ドープのポ
リシリコンで構成され、半導体の性質を有する。しかし
ながら、説明を簡略化するために、ゲートにメタルを用
いる。また、半導体基板領域はP型基板である。
FIGS. 106 (A)-(C) schematically show the energy bands of the MIS structure. Fig. 106
In (A)-(C), a metal band is shown as an example of a gate energy band. Normally, in the MIS structure, the gate is made of impurity-doped polysilicon and has semiconductor properties. However, metal is used for the gate to simplify the description. The semiconductor substrate region is a P-type substrate.

【0015】図106(A)において示すように、ゲー
トに負の電圧を印加した状態を考える。この場合、P型
基板中に含まれる正孔が、絶縁膜との界面側に向かって
引き寄せられ、P型基板のエネルギバンドは、この絶縁
膜とP型基板の界面で上方に曲がり、価電子帯Evが、
フェルミ準位EFに近づく、また、伝導帯Ecも、この
界面近傍において、上方に向かって曲がる。この負電圧
印加時においてはゲートのフェルミ準位EF(ポリシリ
コンゲートの場合の伝導帯Ecに相当)も上昇する。こ
の状態においては、内部に比較して界面で多数キャリア
(正孔)の密度が高くなっており、この状態は、蓄積状
態と呼ばれる。また、この状態では、伝導体Ecが上方
に向かって曲がっており、また電子に対するバリアが高
くなっており、ゲート絶縁膜を介して、電流はトンネリ
ングしない。
Consider a state in which a negative voltage is applied to the gate as shown in FIG. In this case, the holes contained in the P-type substrate are attracted toward the interface with the insulating film, and the energy band of the P-type substrate is bent upward at the interface between the insulating film and the P-type substrate, and valence electrons are generated. Obi Ev,
The conduction band Ec approaches the Fermi level EF, and also bends upward near this interface. When the negative voltage is applied, the Fermi level EF of the gate (corresponding to the conduction band Ec in the case of a polysilicon gate) also increases. In this state, the density of majority carriers (holes) is higher at the interface than at the inside, and this state is called an accumulation state. In this state, the conductor Ec is bent upward and the barrier against electrons is high, so that no current is tunneled through the gate insulating film.

【0016】一方、図106(B)に示すように、ゲー
トに、低い正の電圧を印加した場合、ゲートのフェルミ
レベル(伝導帯)が低下し、応じて、P型基板領域にお
いても、伝導帯Ecおよび価電子帯Evが、この絶縁膜
との界面において下方向に向かって曲がる。この状態に
おいては、絶縁膜界面から、正孔が斥けられ、多数キャ
リアの欠乏状態が生じ、界面でのフェルミ準位EFが禁
止帯のほぼ中央に位置し、多数キャリアが存在しないた
め空乏状態と呼ばれる。この空乏状態においては、界面
にキャリアは存在せず、トンネル電流は生じない。
On the other hand, as shown in FIG. 106 (B), when a low positive voltage is applied to the gate, the Fermi level (conduction band) of the gate decreases, and accordingly, the conduction level also increases in the P-type substrate region. The band Ec and the valence band Ev are bent downward at the interface with the insulating film. In this state, holes are rejected from the interface of the insulating film, and a majority carrier deficiency state occurs. The Fermi level EF at the interface is located almost in the center of the forbidden band. Called. In this depletion state, no carrier exists at the interface, and no tunnel current occurs.

【0017】また図106(C)に示すように、さらに
大きな正の電圧を印加した場合、ゲートのフェルミ準位
EFがさらに低下し、界面近傍でのバンドベンディング
が更に大きくなり、この結果、界面近傍において、この
ゲートのフェルミ準位EFが、エネルギギャップEgの
中間値よりも高くなり、少数キャリアである電子が蓄積
される。この状態は、界面の伝導形が、内部とは逆転し
ているため、反転状態と呼ばれる。この状態は、MIS
トランジスタにおいてはチャネルが形成された状態に対
応する。このとき、少数キャリアである電子が、ゲート
絶縁膜の膜厚δがたとえば3nmの場合、トンネリング
現象を起こしてゲートへ流れる。すなわち、チャネルが
形成されるMISトランジスタ、すなわちオン状態のM
ISトランジスタにおいて直接ゲートへトンネル電流が
チャネル領域から流れる。これは(直接)ゲートトンネ
ル電流と呼ばれる。これは、基板領域がN型の場合でも
同様であり、ゲートに印加する電圧の極性およびエネル
ギ帯の曲がる方向が反対となるだけである。
As shown in FIG. 106 (C), when a larger positive voltage is applied, the Fermi level EF of the gate further decreases, and the band bending near the interface further increases. In the vicinity, the Fermi level EF of this gate becomes higher than the intermediate value of the energy gap Eg, and electrons serving as minority carriers are accumulated. This state is called an inverted state because the conduction type of the interface is reversed from that inside. This state is MIS
In a transistor, this corresponds to a state where a channel is formed. At this time, when the thickness δ of the gate insulating film is, for example, 3 nm, electrons that are minority carriers flow to the gate due to a tunneling phenomenon. That is, the MIS transistor in which the channel is formed, that is, M
In the IS transistor, a tunnel current flows from the channel region directly to the gate. This is called (direct) gate tunnel current. The same applies to the case where the substrate region is N-type, except that the polarity of the voltage applied to the gate and the direction in which the energy band bends are reversed.

【0018】すなわち、MISトランジスタにおいてゲ
ート絶縁膜の膜厚がたとえば3nmと薄くなった場合に
は、チャネル領域からゲートへ、直接ゲートトンネル電
流が流れる。すなわち、図104に示すようなMT−C
MOS回路において、スタンバイサイクル時においてオ
ン状態のMISトランジスタにおいて、そのチャネル領
域からゲートへトンネル電流が流れ、最終的に電源ノー
ドから接地ノードへの貫通電流が流れ、スタンバイサイ
クル時の消費電流が増大するという問題が生じる。
That is, when the thickness of the gate insulating film is reduced to, for example, 3 nm in the MIS transistor, a gate tunnel current flows directly from the channel region to the gate. That is, MT-C as shown in FIG.
In a MOS circuit, a tunnel current flows from its channel region to a gate in a MIS transistor which is in an ON state in a standby cycle, and a through current flows from a power supply node to a ground node, thereby increasing current consumption in a standby cycle. The problem arises.

【0019】図107は、この図104に示すMT−C
MOS回路のスタンバイサイクル時におけるトンネル電
流の経路を示す図である。
FIG. 107 shows the MT-C shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a path of a tunnel current in a standby cycle of a MOS circuit.

【0020】図107においては、インバータ回路IV
1およびIV2の部分の構成を示す。インバータ回路I
V1において、MISトランジスタN1は、主接地線M
GLにそのソースおよびバックゲートが接続され、MI
SトランジスタP1は、そのソースが、図示しない副電
源線に接続される。インバータ回路IV2においては、
MISトランジスタP2はバックゲートおよびソースが
主電源線MVLに接続され、MISトランジスタN2
は、ソースが副接地線(図示せず)に接続される。スタ
ンバイサイクル時においては、インバータ回路IV1
へ、Hレベルの信号が与えられる。したがってこのイン
バータ回路IV1の出力信号はスタンバイサイクル時、
接地電圧GNDレベルのLレベルであり、インバータ回
路IV2においてMISトランジスタP2はオン状態と
なる。このMISトランジスタP2において、基板領域
からゲートへトンネリング電流Itが流れ、さらにMI
SトランジスタN1を介して主接地線MGLへ流れる。
すなわち、図107において破線で示すように、MIS
トランジスタP2のゲートトンネル電流により、主電源
線MVLから主接地線MGLへ、貫通電流が流れる。
In FIG. 107, an inverter circuit IV
1 shows the configuration of the parts 1 and IV2. Inverter circuit I
In V1, MIS transistor N1 is connected to main ground line M
GL has its source and back gate connected, and MI
The source of the S transistor P1 is connected to a sub power supply line (not shown). In the inverter circuit IV2,
The MIS transistor P2 has a back gate and a source connected to the main power supply line MVL.
Has a source connected to a sub-ground line (not shown). In the standby cycle, the inverter circuit IV1
Is supplied with an H-level signal. Therefore, the output signal of inverter circuit IV1 is in a standby cycle.
At the L level of the ground voltage GND level, MIS transistor P2 is turned on in inverter circuit IV2. In the MIS transistor P2, a tunneling current It flows from the substrate region to the gate,
It flows to the main ground line MGL via the S transistor N1.
That is, as shown by the broken line in FIG.
Through current flows from the main power supply line MVL to the main ground line MGL due to the gate tunnel current of the transistor P2.

【0021】図108は、図104に示すMT−CMO
S回路のインバータ回路IV2およびIV3の部分の構
成を示す図である。スタンバイサイクル時においては、
インバータ回路IV2へは、Lレベルの信号が与えられ
る。MISトランジスタP2およびN3のソースはそれ
ぞれ主電源線MVLおよび主接地線MGLに接続され
る。また、MISトランジスタN2およびP3それぞれ
のソースが、副接地線および副電源線(図示せず)に接
続される。この状態において、スタンバイサイクル時、
MISトランジスタP2はオン状態であり、MISトラ
ンジスタN3のゲートへ主電源線MVLから電流を供給
する。
FIG. 108 shows the MT-CMO shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a portion of an inverter circuit IV2 and IV3 of the S circuit. During the standby cycle,
L level signal is applied to inverter circuit IV2. The sources of MIS transistors P2 and N3 are connected to main power supply line MVL and main ground line MGL, respectively. The sources of MIS transistors N2 and P3 are connected to a sub-ground line and a sub-power supply line (not shown). In this state, during the standby cycle,
MIS transistor P2 is on, and supplies a current from main power supply line MVL to the gate of MIS transistor N3.

【0022】MISトランジスタN3はオン状態であ
り、したがってこのMISトランジスタN3においてゲ
ートトンネル電流Itが流れ、このゲートトンネル電流
は、主接地線MGLに流れる(ソース領域およびバック
ゲート領域を介して)。MISトランジスタN3のバッ
クゲートが、接地電圧GNDと異なる電圧レベルにバイ
アスされている場合には、このチャネル領域からソース
領域を介してMISトランジスタN3のゲートトンネル
電流Itが流れる。したがって、この場合においても、
主電源線MVLから主接地線MGLに、ゲートトンネル
電流Itによる貫通電流が流れる。
MIS transistor N3 is on, so that a gate tunnel current It flows in MIS transistor N3, and the gate tunnel current flows to main ground line MGL (via a source region and a back gate region). When the back gate of the MIS transistor N3 is biased to a voltage level different from the ground voltage GND, the gate tunnel current It of the MIS transistor N3 flows from this channel region via the source region. Therefore, even in this case,
A through current due to the gate tunnel current It flows from the main power supply line MVL to the main ground line MGL.

【0023】このゲートトンネル電流は、ゲート酸化膜
の膜厚が、3nm程度以下になると、オフリーク電流と
同程度となり、それより薄くなると、このオフリーク電
流よりも多くなる。したがって、動作電源電圧を低くし
て、そのゲート絶縁膜をスケーリング則に沿って薄くす
る場合、このゲートトンネル電流は無視することのでき
ない値となり、スタンバイサイクル時における消費電流
を増加させるという問題が生じる。
The gate tunnel current becomes substantially equal to the off-leak current when the thickness of the gate oxide film is about 3 nm or less, and becomes larger than the off-leak current when the gate oxide film is thinner. Therefore, when the operating power supply voltage is lowered and the gate insulating film is thinned in accordance with the scaling rule, the gate tunnel current becomes a value that cannot be ignored, and the problem that the current consumption in the standby cycle increases. .

【0024】ゲートトンネル電流Jは、ほぼ次式で表わ
される関係を満たす。J〜E・exp[−Tox・A・
√ψ]ここでψは、ゲート絶縁膜界面の障壁の高さを示
し、近似的に、フェルミ準位と界面での表面ポテンシャ
ルφsの差で表わされる。また、Aは、チャネル領域の
半導体基板の不純物濃度(電子の実効質量)により決定
される定数であり、Eは、ゲート絶縁膜に印加される電
界を示す。障壁の高さψは、ゲート絶縁膜の誘電率εi
およびゲート絶縁膜の膜厚Toxの関数である。したが
って、たとえば、シリコン酸化膜でゲート絶縁膜を構成
した場合、3nmでトンネル電流が生じた場合、このシ
リコン酸化膜の膜厚3nmと同じ障壁高さを与えるゲー
ト絶縁膜においてもゲートトンネル電流が同様に生じ
る。このゲート絶縁膜としては、シリコン酸化膜の他
に、シリコン窒化酸化膜などがある。
The gate tunnel current J substantially satisfies the relationship represented by the following equation. J ~ E ・ exp [-Tox ・ A ・
√ψ] Here, ψ indicates the height of the barrier at the gate insulating film interface, and is approximately expressed by the difference between the Fermi level and the surface potential φs at the interface. A is a constant determined by the impurity concentration (effective mass of electrons) of the semiconductor substrate in the channel region, and E is an electric field applied to the gate insulating film. The barrier height ψ is determined by the dielectric constant εi of the gate insulating film.
And a function of the film thickness Tox of the gate insulating film. Therefore, for example, when a gate insulating film is formed of a silicon oxide film and a tunnel current is generated at 3 nm, the gate tunnel current is the same in a gate insulating film having the same barrier height as the silicon oxide film having a thickness of 3 nm. Occurs. As the gate insulating film, there is a silicon nitride oxide film in addition to the silicon oxide film.

【0025】したがって、このように、微細化されたM
ISトランジスタを構成要素として含む場合、スタンバ
イ状態時においては、MISトランジスタのゲートトン
ネル電流がオフリーク電流と同程度またはそれ以上の大
きさとなり、スタンバイサイクル時の消費電流を低減す
ることができなくなるという問題が生じる。
Therefore, the finer M
When an IS transistor is included as a constituent element, in the standby state, the gate tunnel current of the MIS transistor becomes substantially equal to or larger than the off-leakage current, and the current consumption in the standby cycle cannot be reduced. Occurs.

【0026】それゆえに、この発明の目的は、スタンバ
イ状態時における消費電流を十分に抑制することができ
る高集積化に適した半導体装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device suitable for high integration, which can sufficiently suppress current consumption in a standby state.

【0027】この発明の他の目的は、スタンバイ状態時
におけるMISトランジスタのゲートトンネル電流を十
分に抑制することのできる半導体装置を提供することで
ある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of sufficiently suppressing a gate tunnel current of a MIS transistor in a standby state.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、第1の電源ノードと、第1の電源線上の電圧を一
方動作電源電圧として受けて所定の動作を行なう論理ゲ
ートと、第1の電源ノードと第1の電源線の間に接続さ
れ、論理ゲートの動作モードを指示する動作モード指示
信号に応答して選択的に導通する第1のスイッチングト
ランジスタとを備える。論理ゲートは、第1のゲートト
ンネル障壁を有するMISトランジスタを構成要素とし
て含み、第1のスイッチングトランジスタは、この論理
ゲートのMISトランジスタのゲートトンネル障壁より
も大きなゲートトンネル障壁を有する。
A semiconductor device according to the present invention includes a first power supply node, a logic gate receiving a voltage on a first power supply line as one operation power supply voltage and performing a predetermined operation, and a first power supply node. And a first switching transistor connected between the power supply node and the first power supply line and selectively conducting in response to an operation mode instruction signal instructing the operation mode of the logic gate. The logic gate includes a MIS transistor having a first gate tunnel barrier as a component, and the first switching transistor has a gate tunnel barrier larger than the gate tunnel barrier of the MIS transistor of the logic gate.

【0029】好ましくは、第1のゲートトンネル障壁
は、膜厚3ナノメータのシリコン酸化膜が与えるゲート
トンネル障壁以下の大きさを有する。
Preferably, the first gate tunnel barrier has a size equal to or smaller than a gate tunnel barrier provided by a silicon oxide film having a thickness of 3 nanometers.

【0030】また、この第1のゲートトンネル障壁は、
膜厚3ナノメータの絶縁膜により与えられる。
Further, the first gate tunnel barrier is:
It is provided by an insulating film having a thickness of 3 nanometers.

【0031】またこの発明の他の観点に従えば、半導体
装置は、第1の電源ノードと第1の出力ノードとの間に
接続されかつ入力信号をゲートに受ける第1のMISト
ランジスタと、出力ノードと第2の電源ノードとの間に
接続されかつ入力信号をゲートに受ける第2のMISト
ランジスタを備える。第1のMISトランジスタは、ス
タンバイサイクル時この入力信号に従ってオン状態とな
りかつ第1のゲートトンネル障壁を有する。第2のMI
Sトランジスタは、スタンバイサイクル時入力信号に従
ってオフ状態となりかつ第1のゲートトンネル障壁より
も小さなゲートトンネル障壁を有する。
According to another aspect of the present invention, a semiconductor device includes: a first MIS transistor connected between a first power supply node and a first output node and receiving an input signal at a gate; A second MIS transistor connected between the node and a second power supply node and receiving an input signal at its gate; The first MIS transistor is turned on in accordance with this input signal during a standby cycle and has a first gate tunnel barrier. Second MI
The S transistor is turned off according to the input signal in the standby cycle and has a gate tunnel barrier smaller than the first gate tunnel barrier.

【0032】好ましくは、第1のMISトランジスタ
は、ゲート絶縁膜が第2のMISトランジスタよりも厚
くされる。
Preferably, the gate insulating film of the first MIS transistor is thicker than the second MIS transistor.

【0033】また好ましくは、さらに、第1の電源ノー
ドと第2の電源ノードとの間に接続されかつ第1の出力
ノードの信号をそれぞれのゲートに受ける第3および第
4のMISトランジスタを含む。第3のMISトランジ
スタは、スタンバイサイクル時オフ状態となりかつ第2
のゲートトンネル障壁を有し、第4のMISトランジス
タはスタンバイサイクル時オン状態となりかつ第1のゲ
ートトンネル障壁を有する。
Preferably, the semiconductor device further includes third and fourth MIS transistors connected between the first power supply node and the second power supply node and receiving the signal of the first output node at respective gates. . The third MIS transistor is turned off during the standby cycle, and
The fourth MIS transistor is turned on during the standby cycle and has the first gate tunnel barrier.

【0034】またこの発明の別の観点に従う半導体装置
は、第1の電源ノードと第1の出力ノードとの間に接続
されかつゲートに入力信号を受ける第1のMISトラン
ジスタと、この第1の出力ノードと第2の電源ノードと
の間に接続されかつ入力信号をゲートに受ける第2のM
ISトランジスタと、スタンバイサイクル時これらの第
1および第2のMISトランジスタのゲートトンネル電
流リーク量をアクティブサイクル時よりも低減するため
の制御回路を備える。
A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a first MIS transistor connected between a first power supply node and a first output node and receiving an input signal at a gate; A second M connected between the output node and the second power supply node and receiving an input signal at its gate;
An IS transistor and a control circuit for reducing the amount of gate tunnel current leakage of the first and second MIS transistors during the standby cycle as compared with the active cycle.

【0035】この制御回路は、好ましくは、第1および
第2のMISトランジスタのバックゲートバイアスをス
タンバイサイクル時にアクティブサイクル時よりも深く
するための回路を含む。
This control circuit preferably includes a circuit for making the back gate bias of the first and second MIS transistors deeper in the standby cycle than in the active cycle.

【0036】またこれに代えて、制御回路は、第1およ
び第2の電源ノードの電圧極性を、スタンバイサイクル
とアクティブサイクルとで切換えるための回路を含む。
Alternatively, the control circuit includes a circuit for switching the voltage polarity of the first and second power supply nodes between a standby cycle and an active cycle.

【0037】また、これに代えて、第1および第2のM
ISトランジスタは、ゲート絶縁膜として、膜厚3nm
のシリコン酸化膜が与えるゲートトンネル障壁と同等以
上のゲートトンネル障壁を有する絶縁膜を備える。
Alternatively, the first and second M
The IS transistor has a thickness of 3 nm as a gate insulating film.
An insulating film having a gate tunnel barrier equal to or greater than the gate tunnel barrier provided by the silicon oxide film.

【0038】またこれに代えて、好ましくは、制御回路
は、アクティブサイクル時第1および第2の電源ノード
の通常動作時に使用する第1および第2の電源電圧を供
給し、スタンバイサイクル時にはこれらの第1および第
2の電源電圧よりもそれぞれ絶対値の小さいおよび大き
い第3および第4の電圧を印加する回路を含む。
Alternatively, preferably, the control circuit supplies first and second power supply voltages used during normal operation of the first and second power supply nodes during an active cycle, and supplies these voltages during a standby cycle. A circuit for applying third and fourth voltages having absolute values smaller and larger than the first and second power supply voltages, respectively;

【0039】この発明のさらに他の観点に従う半導体装
置は、第1の電源ノードと第1の出力ノードとの間に接
続されかつゲートに入力信号を受ける第1のゲートトン
ネル障壁を有する第1のMISトランジスタと、第1の
出力ノードとサブ電源ノードとの間に接続されかつゲー
トに入力信号を受けて第1のMISトランジスタと相補
的に導通する第2のMISトランジスタと、サブ電源ノ
ードと第2の電源ノードとの間に接続され動作サイクル
指示信号に応答して選択的に導通する第1のスイッチン
グトランジスタを備える。第2のMISトランジスタ
は、この第1のゲートトンネル障壁よりも小さな第2の
ゲートトンネル障壁を有する。
A semiconductor device according to still another aspect of the present invention has a first gate tunnel barrier connected between a first power supply node and a first output node and having a gate receiving an input signal at a gate. An MIS transistor, a second MIS transistor connected between the first output node and the sub-power supply node and receiving an input signal at the gate and conducting complementarily with the first MIS transistor; A first switching transistor connected between the power supply node and the second power supply node and selectively conducting in response to an operation cycle instruction signal. The second MIS transistor has a second gate tunnel barrier smaller than the first gate tunnel barrier.

【0040】第1のスイッチングトランジスタは、好ま
しくはスタンバイサイクル時オフ状態となり、かつ第2
のMISトランジスタよりも、しきい値電圧の絶対値が
小さく、第2のMISトランジスタは、スタンバイサイ
クル時にオフ状態となる。
The first switching transistor is preferably turned off during a standby cycle, and
The absolute value of the threshold voltage is smaller than that of the MIS transistor described above, and the second MIS transistor is turned off during the standby cycle.

【0041】また、好ましくは、第1のMISトランジ
スタは、膜厚3.0nmのシリコン酸化膜が与えるゲー
トトンネル障壁よりも大きなゲートトンネル障壁を有
し、第2のMISトランジスタは、この第1のMISト
ランジスタが与えるゲートトンネル障壁よりも小さなゲ
ートトンネル障壁を有するゲート絶縁膜を有する。
Preferably, the first MIS transistor has a larger gate tunnel barrier than a gate oxide barrier provided by a silicon oxide film having a thickness of 3.0 nm, and the second MIS transistor has a larger thickness than the first MIS transistor. A gate insulating film having a gate tunnel barrier smaller than that provided by the MIS transistor;

【0042】また好ましくは、第1のスイッチングトラ
ンジスタと第1のMISトランジスタは、バックゲート
電位が異なる。
Preferably, the first switching transistor and the first MIS transistor have different back gate potentials.

【0043】また別の観点に従う半導体装置は、電源ノ
ードと電源線の間に接続され、動作サイクル指示信号に
応答して選択的にオン状態となる第1のスイッチングト
ランジスタと、電源線の電圧を一方動作電源電圧として
受け所定の処理を行なうゲート回路と、このゲート回路
と第1のスイッチングトランジスタとを比例縮小した要
素を含むレプリカ回路と、このレプリカ回路の出力電圧
を動作サイクル指示信号に従って電源線へ伝達するため
の伝達回路を備える。レプリカ回路の縮小ゲート回路
は、出力ノードの電圧を一方動作電源電圧として受けて
また第1のスイッチングトランジスタの縮小トランジス
タは、この出力ノードに電源ノードから電圧を供給す
る。
A semiconductor device according to another aspect has a first switching transistor connected between a power supply node and a power supply line, selectively turned on in response to an operation cycle instruction signal, and a voltage of the power supply line. On the other hand, a gate circuit which receives as an operating power supply voltage and performs predetermined processing, a replica circuit including an element obtained by proportionally reducing the gate circuit and the first switching transistor, and a power supply line which outputs an output voltage of the replica circuit in accordance with an operation cycle instruction signal And a transmission circuit for transmitting the data to the communication device. The reduced gate circuit of the replica circuit receives the voltage of the output node as one operating power supply voltage, and the reduced transistor of the first switching transistor supplies a voltage to the output node from the power supply node.

【0044】伝達回路は、好ましくは、動作時、このレ
プリカ回路の出力ノードの電圧と電源線の電圧とを比較
し、該比較結果に従って電源線を駆動する比較回路を含
む。
The transmission circuit preferably includes a comparison circuit which compares the voltage of the output node of the replica circuit with the voltage of the power supply line during operation, and drives the power supply line according to the comparison result.

【0045】またこの発明の別の観点に従う半導体装置
は、第1の電源ノードと第1の電源線の間に接続され動
作サイクル指示信号に応答して選択的に導通する第1の
スイッチングトランジスタと、第1の電源線の電圧を一
方動作電源電圧として受ける第1のゲート回路と、第2
の電源ノードと第2の電源線の間に接続され、動作サイ
クル指示信号に応答して選択的に導通する第2のスイッ
チングトランジスタと、第2の電源線の電圧を一方動作
電源電圧として受けて動作する第2のゲート回路とを備
える。これら第1および第2のゲート回路は、MISト
ランジスタを構成要素として含みかつ同一構成を有す
る。
A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a first switching transistor connected between a first power supply node and a first power supply line and selectively conducting in response to an operation cycle instruction signal. A first gate circuit receiving the voltage of the first power supply line as one operation power supply voltage;
A second switching transistor connected between the power supply node and the second power supply line and selectively conducting in response to an operation cycle instruction signal, and receiving the voltage of the second power supply line as one operation power supply voltage And an operating second gate circuit. These first and second gate circuits include an MIS transistor as a component and have the same configuration.

【0046】好ましくは、第1のゲート回路のトランジ
スタサイズと第1のスイッチングトランジスタのトラン
ジスタサイズの比が、第2のゲート回路のトランジスタ
サイズと第2のスイッチングトランジスタのサイズとの
比に等しくなるように設定される。
Preferably, the ratio between the transistor size of the first gate circuit and the transistor size of the first switching transistor is equal to the ratio between the transistor size of the second gate circuit and the size of the second switching transistor. Is set to

【0047】第1のゲート回路は、好ましくは、第1の
電源線に接続し、第1の入力信号をゲートに受ける第1
のゲート絶縁膜膜厚を有する第1のMISトランジスタ
と、第3の電源線に接続し、第1の入力信号をゲートに
受けかつ第1のゲート絶縁膜膜厚よりも厚い第2のゲー
ト絶縁膜膜厚を有する第2のMISトランジスタを有す
る第1の単位ゲート回路を含む。また、第2のゲート回
路は、好ましくは、第2の電源線に接続し、第2の入力
信号をゲートに受けかつ第1のゲート絶縁膜膜厚を有す
る第3のMISトランジスタと第4の電源線にソースが
接続しかつ第2の入力信号をゲートに受けかつさらに第
2のゲート絶縁膜膜厚を有する第4のMISトランジス
タを有する第2の単位ゲート回路を含む。
The first gate circuit is preferably connected to a first power supply line, and receives a first input signal at its gate.
A first MIS transistor having a thickness of the gate insulating film and a second gate insulating film which is connected to the third power supply line, receives the first input signal at the gate, and is thicker than the first gate insulating film. A first unit gate circuit having a second MIS transistor having a film thickness is included. Preferably, the second gate circuit is connected to a second power supply line, receives a second input signal at its gate, and has a third MIS transistor having a first gate insulating film thickness and a fourth gate circuit. A second unit gate circuit having a fourth MIS transistor having a source connected to the power supply line, receiving a second input signal at the gate, and further having a second gate insulating film thickness is included.

【0048】好ましくは、さらに、第1のゲート回路と
縦続接続され、第1の電源ノードと第3の電源線の電圧
を動作電源電圧として受けかつ第1のゲート回路の出力
信号を受ける第3のゲート回路と、第2のゲート回路と
縦続接続されかつ第2の電源ノードと第4の電源線の電
圧を行動作電源電圧として受ける第4のゲート回路と、
第3の電源線と第3の電源ノードとの間に接続されかつ
動作サイクル指示信号に応答して第1のスイッチングト
ランジスタと同相でオン/オフする第4のスイッチング
トランジスタを備える。第3のスイッチングトランジス
タのサイズと第3のゲート回路の第3の電源線に接続す
るMOSトランジスタのサイズの比は、第4のスイッチ
ングトランジスタのサイズと第4のゲート回路の第4の
電源線に接続するMOSトランジスタのサイズの比に等
しい。
Preferably, a third gate circuit is cascaded with the first gate circuit, receives the voltage of the first power supply node and the third power supply line as an operation power supply voltage, and receives the output signal of the first gate circuit. A fourth gate circuit cascaded with the second gate circuit and receiving the voltage of the second power supply node and the fourth power supply line as a row operation power supply voltage;
A fourth switching transistor connected between the third power supply line and the third power supply node and turned on / off in phase with the first switching transistor in response to an operation cycle instruction signal; The ratio of the size of the third switching transistor to the size of the MOS transistor connected to the third power supply line of the third gate circuit depends on the size of the fourth switching transistor and the size of the fourth power supply line of the fourth gate circuit. It is equal to the size ratio of the MOS transistors to be connected.

【0049】また、第3のゲート回路の第1の電源ノー
ドに接続するトランジスタは第2のゲート絶縁膜膜厚を
有し、また第3の電源線に接続するトランジスタは、第
2の膜厚よりも厚い第1のゲート絶縁膜膜厚を有する。
また、第4のゲート回路の第2の電源ノードに接続する
トランジスタは、第2のゲート絶縁膜膜厚を有し、第4
の電源線に接続するトランジスタは第1のゲート絶縁膜
膜厚を有する。
The transistor connected to the first power supply node of the third gate circuit has a second gate insulating film thickness, and the transistor connected to the third power supply line has the second thickness. The first gate insulating film has a larger thickness.
The transistor connected to the second power supply node of the fourth gate circuit has a second gate insulating film thickness,
The transistor connected to the power supply line has a first gate insulating film thickness.

【0050】好ましくは、第1または第2のゲートの回
路の第1または第2の電源線に接続するトランジスタの
サイズと第1または第2のスイッチングトランジスタの
サイズの比に等しいサイズ比のゲート回路およびスイッ
チングトランジスタを有するレプリカ回路と、このレプ
リカ回路の出力電圧に相当する電圧を第1および第2の
電源線に伝達するための伝達回路を備える。レプリカ回
路は、ゲート回路およびスイッチングトランジスタに対
応するレプリカゲート回路およびレプリカスイッチング
トランジスタを含む。
Preferably, a gate circuit having a size ratio equal to the ratio of the size of the transistor connected to the first or second power supply line of the first or second gate circuit to the size of the first or second switching transistor And a transmission circuit for transmitting a voltage corresponding to the output voltage of the replica circuit to the first and second power supply lines. The replica circuit includes a replica gate circuit and a replica switching transistor corresponding to the gate circuit and the switching transistor.

【0051】好ましくは、この伝達回路は、レプリカ回
路の出力する動作電源電圧と出力ノードの電圧とを比較
し、該比較結果に従って出力ノードの電圧を調整する比
較回路と、動作サイクル指示信号に応答して出力ノード
を第1および第2の電源線に結合するスイッチング回路
を含む。
Preferably, the transmission circuit compares an operation power supply voltage output from the replica circuit with a voltage at the output node, adjusts the voltage at the output node according to the comparison result, and responds to the operation cycle instruction signal. And a switching circuit for coupling the output node to the first and second power supply lines.

【0052】また好ましくは、第1および第2の電源線
を動作サイクル指示信号に応答して結合するスイッチン
グ回路がさらに設けられる。
Preferably, a switching circuit is further provided for coupling the first and second power supply lines in response to an operation cycle instruction signal.

【0053】また、第3または第4のゲート回路の第3
または第4の電源線に接続するトランジスタの合計サイ
ズと第3または第4のスイッチングトランジスタのサイ
ズの比に等しいサイズ比を有するレプリカゲート回路お
よびレプリカトランジスタを含むレプリカ回路と、動作
サイクル指示信号に応答して第3および第4の電源線へ
このレプリカ回路の生成する動作電源電圧に相当する電
圧を第3および第4の電源線へそれぞれ伝達するための
伝達回路を好ましくは備える。
The third or fourth gate circuit of the third
Alternatively, a replica gate circuit having a size ratio equal to the ratio of the total size of the transistors connected to the fourth power supply line to the size of the third or fourth switching transistor and a replica circuit including the replica transistor, and a response to an operation cycle instruction signal Preferably, a transmission circuit for transmitting a voltage corresponding to the operating power supply voltage generated by the replica circuit to the third and fourth power supply lines to the third and fourth power supply lines, respectively, is provided.

【0054】この伝達回路は、好ましくは、レプリカ回
路の出力する動作電源電圧と出力ノードの電圧とを比較
し該比較結果に従って出力ノードの電圧を調整する比較
回路と、動作サイクル指示信号に応答して出力ノードを
第3および第4の電源線に結合するためのスイッチング
回路を含む。
Preferably, the transmission circuit compares an operation power supply voltage output from the replica circuit with a voltage at the output node and adjusts the voltage at the output node according to the comparison result, and responds to an operation cycle instruction signal. And a switching circuit for coupling the output node to the third and fourth power supply lines.

【0055】また好ましくは、第3および第4の電源線
を動作サイクル指示信号に応答して結合するためのスイ
ッチング回路がさらに設けられる。
Preferably, there is further provided a switching circuit for coupling the third and fourth power supply lines in response to an operation cycle instruction signal.

【0056】この発明の別の観点に係る半導体装置は、
SOI(シリコン・オン・インシュレータ)構造の第1
および第2のトランジスタを含み、入力信号に所定の処
理を施して出力するゲート回路と、このゲート回路の第
1および第2のトランジスタのボディ領域へバイアス電
圧を印加するためのバイアス電圧印加回路を備える。ゲ
ート回路へ印加される入力信号の論理レベルはスタンバ
イサイクル時予め定められており、また第1および第2
のトランジスタは3ナノメータ以下の膜厚のゲート絶縁
膜を有する。バイアス電圧印加回路は、スタンバイサイ
クル時第1および第2のトランジスタのうち少なくとも
オフ状態となるトランジスタのボディ領域のバイアスを
アクティブサイクル時よりも深くする。
A semiconductor device according to another aspect of the present invention comprises:
SOI (silicon on insulator) structure first
A gate circuit including a first transistor and a second transistor, for performing predetermined processing on an input signal and outputting the same, and a bias voltage application circuit for applying a bias voltage to the body regions of the first and second transistors of the gate circuit. Prepare. The logic level of the input signal applied to the gate circuit is predetermined in the standby cycle,
Has a gate insulating film having a thickness of 3 nanometers or less. The bias voltage application circuit makes the bias of the body region of at least the transistor that is in the off state among the first and second transistors in the standby cycle deeper than in the active cycle.

【0057】また、この発明の他の観点に係る半導体装
置は、SOI(シリコン・オン・インシュレータ)構造
の第1および第2のMISトランジスタを有し入力信号
に所定の論理処理を施して出力するゲート回路と、これ
らの第1および第2のMISトランジスタのボディ領域
へバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路
を備える。このバイアス電圧印加回路は、第1および第
2のトランジスタのボディ領域のバイアスをスタンバイ
サイクル時ともにアクティブサイクル時のバイアスより
も深くする。
A semiconductor device according to another aspect of the present invention has first and second MIS transistors having an SOI (silicon-on-insulator) structure, performs predetermined logic processing on an input signal, and outputs the processed signal. A gate circuit; and a bias voltage applying circuit for applying a bias voltage to the body regions of the first and second MIS transistors. This bias voltage applying circuit makes the bias in the body regions of the first and second transistors deeper than the bias in the active cycle both in the standby cycle.

【0058】ゲート回路に縦続接続される複数の論理ゲ
ート回路が、好ましくは、さらに設けられる。これら複
数の論理ゲート回路の各々は、SOI構造の第3および
第4のMISトランジスタを含む。これら第3および第
4のMISトランジスタは、第1および第2の電源ノー
ドの間に接続されかつそれぞれのゲートに前段の回路の
出力信号を受ける。バイアス電圧印加回路は、これら複
数の論理ゲート回路の第3および第4のMISトランジ
スタのボディ領域のバイアスを第1および第2のMIS
トランジスタのボディ領域のバイアスと共通に制御す
る。
A plurality of logic gate circuits cascaded to the gate circuit are preferably further provided. Each of the plurality of logic gate circuits includes third and fourth MIS transistors having an SOI structure. These third and fourth MIS transistors are connected between the first and second power supply nodes, and receive at respective gates the output signal of the preceding circuit. The bias voltage applying circuit applies a bias to the body regions of the third and fourth MIS transistors of the plurality of logic gate circuits to the first and second MIS transistors.
Control is performed in common with the bias of the body region of the transistor.

【0059】また、別の観点に係る半導体装置は、第1
の電源ノードと出力ノードとの間に接続され、入力信号
をゲートに受ける第1のMISトランジスタと、この出
力ノードと第2の電源ノードの間に接続されかつ入力信
号をゲートに受ける第2のMISトランジスタを備え
る。入力信号は、スタンバイサイクル時の論理レベルが
予め定められておりかつ第1のMISトランジスタがス
タンバイサイクル時入力信号に従ってオン状態となりか
つ埋込チャネル型MISトランジスタで構成される。
Further, a semiconductor device according to another aspect includes a first device.
A first MIS transistor connected between a power supply node and an output node and receiving an input signal at a gate; and a second MIS transistor connected between the output node and the second power supply node and receiving an input signal at a gate. An MIS transistor is provided. The input signal has a predetermined logic level in the standby cycle, the first MIS transistor is turned on according to the input signal in the standby cycle, and is formed of a buried channel MIS transistor.

【0060】第1および第2のMISトランジスタは、
好ましくは、ゲート絶縁膜の膜厚は等しくされる。
The first and second MIS transistors are:
Preferably, the thicknesses of the gate insulating films are made equal.

【0061】第2の電源ノードは、好ましくは、スタン
バイサイクル時オフ状態となるスイッチングトランジス
タを介して主電源電圧供給線に結合される。
[0061] The second power supply node is preferably coupled to the main power supply voltage supply line via a switching transistor which is turned off during a standby cycle.

【0062】スイッチングトランジスタは好ましくは、
埋込チャネル型MISトランジスタである。
The switching transistor is preferably
It is a buried channel type MIS transistor.

【0063】また、別の観点に従う半導体装置は、第1
の電源ノードと出力ノードの間に接続されかつ入力信号
をゲートに受ける第1のMISトランジスタと、この出
力ノードと第2の電源ノードの間に接続され、入力信号
をゲートに受ける第2のMISトランジスタを備える。
入力信号はスタンバイサイクル時の論理レベルが予め定
められており、また第1のMISトランジスタは、スタ
ンバイサイクル時入力信号に応答してオン状態となりか
つゲート空乏型MISトランジスタである。
A semiconductor device according to another aspect is a semiconductor device according to the first aspect.
First MIS transistor connected between a power supply node and an output node and receiving an input signal at its gate, and a second MIS transistor connected between the output node and the second power supply node and receiving an input signal at its gate A transistor is provided.
The logic level of the input signal in the standby cycle is predetermined, and the first MIS transistor is turned on in response to the input signal in the standby cycle and is a gate depletion MIS transistor.

【0064】第1および第2のMISトランジスタは、
好ましくは、ゲート絶縁膜の膜厚が等しくされる。
The first and second MIS transistors are:
Preferably, the thicknesses of the gate insulating films are made equal.

【0065】また好ましくは、第2の電源ノードは、ス
タンバイサイクル時オフ状態となるスイッチングトラン
ジスタを介して主電源電圧供給線に結合される。
Preferably, the second power supply node is coupled to the main power supply voltage supply line via a switching transistor which is turned off in a standby cycle.

【0066】また好ましくは、スイッチングトランジス
タは、ゲート空乏型MISトランジスタである。
Preferably, the switching transistor is a gate depletion type MIS transistor.

【0067】また、別の観点に従う半導体装置は、与え
られた信号をラッチするためのラッチ回路と、このラッ
チ回路のラッチ出力信号に所定の処理を施すゲート回路
を備える。ラッチ回路は、第1のゲートトンネル障壁を
有するMISトランジスタで構成され、またゲート回路
は、第1のゲートトンネル障壁よりも小さなゲートトン
ネル障壁を有するMISトランジスタで構成される。
A semiconductor device according to another aspect includes a latch circuit for latching a given signal, and a gate circuit for performing a predetermined process on a latch output signal of the latch circuit. The latch circuit is formed of a MIS transistor having a first gate tunnel barrier, and the gate circuit is formed of a MIS transistor having a gate tunnel barrier smaller than the first gate tunnel barrier.

【0068】好ましくは、ゲート回路のトランジスタ
は、膜厚3nmのシリコン酸化膜と同程度またはそれよ
り小さなゲートトンネル障壁を実現するゲート絶縁膜を
有する。
Preferably, the transistor of the gate circuit has a gate insulating film for realizing a gate tunnel barrier equal to or smaller than a silicon oxide film having a thickness of 3 nm.

【0069】また、別の観点に従う半導体装置は、アク
ティブサイクル時与えられた信号をラッチするための第
1のラッチ回路と、スタンバイサイクル時、与えられた
信号をラッチするための第2のラッチ回路と、動作サイ
クル指示信号のアクティブサイクル指示からスタンバイ
サイクル指示への移行に応答して第1のラッチ回路のラ
ッチ信号を第2のラッチ回路へ転送しかつ動作サイクル
指示信号のスタンバイサイクル指示からアクティブサイ
クル指示への移行に応答して第2のラッチ回路のラッチ
信号を第1のラッチ回路へ転送するための転送回路を備
える。第1のラッチ回路は、第1のゲートトンネル障壁
を有し、第2のラッチ回路は、第1のゲートトンネル障
壁よりも大きなゲートトンネル障壁を有する。
A semiconductor device according to another aspect has a first latch circuit for latching a given signal in an active cycle and a second latch circuit for latching a given signal in a standby cycle. Transferring the latch signal of the first latch circuit to the second latch circuit in response to the transition of the operation cycle instruction signal from the active cycle instruction to the standby cycle instruction, and changing the operation cycle instruction signal from the standby cycle instruction to the active cycle instruction. A transfer circuit for transferring a latch signal of the second latch circuit to the first latch circuit in response to the shift to the instruction; The first latch circuit has a first gate tunnel barrier, and the second latch circuit has a larger gate tunnel barrier than the first gate tunnel barrier.

【0070】好ましくは、転送回路は、動作サイクル指
示信号がアクティブサイクルを示す間第1のラッチ回路
のラッチ信号を第2のラッチ回路へ持続的に転送する。
Preferably, the transfer circuit continuously transfers the latch signal of the first latch circuit to the second latch circuit while the operation cycle instruction signal indicates an active cycle.

【0071】転送回路は、また好ましくは、第1のラッ
チ回路に対して動作が行なわれるときに活性化される。
また、第1のラッチ回路はパイプラインステージに結合
され、この動作サイクル指示信号は第1のラッチ回路の
動作が行なわれたサイクルの次のサイクルでアクティブ
サイクルからスタンバイサイクルとなって、この次のサ
イクルで第1のラッチ回路から第2のラッチ回路へ転送
回路を介してラッチ信号の転送が行なわれる。
Preferably, the transfer circuit is activated when an operation is performed on the first latch circuit.
The first latch circuit is coupled to the pipeline stage, and the operation cycle instruction signal changes from an active cycle to a standby cycle in a cycle next to the cycle in which the operation of the first latch circuit is performed, and In the cycle, the transfer of the latch signal is performed from the first latch circuit to the second latch circuit via the transfer circuit.

【0072】また、さらに他の観点に従う半導体装置
は、プリチャージ指示信号の活性化に応答してプリチャ
ージノードを所定電圧レベルにプリチャージするための
プリチャージトランジスタと、このプリチャージノード
に結合され、プリチャージ指示信号の活性化時スタンバ
イ状態となり、プリチャージ指示信号の非活性化時与え
られた信号に従ってプリチャージノードを駆動するゲー
ト回路を備える。プリチャージトランジスタは、第1の
ゲートトンネル障壁を有し、ゲート回路のMISトラン
ジスタは、この第1のゲートトンネル障壁よりも大きな
第2のゲートトンネル障壁を有する。
A semiconductor device according to still another aspect includes a precharge transistor for precharging a precharge node to a predetermined voltage level in response to activation of a precharge instruction signal, and is coupled to the precharge node. And a gate circuit that enters a standby state when the precharge instruction signal is activated, and drives a precharge node according to a signal applied when the precharge instruction signal is inactive. The precharge transistor has a first gate tunnel barrier, and the MIS transistor of the gate circuit has a second gate tunnel barrier larger than the first gate tunnel barrier.

【0073】好ましくは、プリチャージ指示信号の非活
性化から活性化への移行時活性化されるプリチャージ補
助指示信号に応答してプリチャージノードを所定電圧レ
ベルにプリチャージするためのプリチャージ補助トラン
ジスタがさらに設けられる。このプリチャージ補助トラ
ンジスタは、第2のゲートトンネル障壁を有するMIS
トランジスタである。
Preferably, a precharge auxiliary for precharging a precharge node to a predetermined voltage level in response to a precharge auxiliary instruction signal activated at the time of transition from inactivation to activation of a precharge instruction signal. A transistor is further provided. This precharge auxiliary transistor has a MIS having a second gate tunnel barrier.
It is a transistor.

【0074】好ましくは、スタンバイサイクルが所定時
間以上続くときに与えられるスリープモード指示信号に
応答してプリチャージ指示信号を活性化し、またスリー
プモード指示信号の非活性化時には、スタンバイサイク
ル時に活性化しかつスリープモード指示信号の活性化時
非活性化するスタンバイ指示信号を発生する制御回路
と、スタンバイ指示信号の活性化時プリチャージノード
を所定電圧レベルにプリチャージするスタンバイプリチ
ャージ用トランジスタがさらに設けられる。このスタン
バイプリチャージトランジスタは、第2のゲートトンネ
ル障壁を有するMISトランジスタで構成される。
Preferably, the precharge instructing signal is activated in response to a sleep mode instructing signal applied when the standby cycle continues for a predetermined time or more, and when the sleep mode instructing signal is inactivated, it is activated in the standby cycle and There are further provided a control circuit for generating a standby instruction signal for deactivating when the sleep mode instruction signal is activated, and a standby precharge transistor for precharging the precharge node to a predetermined voltage level when the standby instruction signal is activated. This standby precharge transistor is formed of a MIS transistor having a second gate tunnel barrier.

【0075】また、別の観点に係る半導体装置は、スタ
ンバイサイクルからアクティブサイクルへの移行時所定
時間活性化され、プリチャージノードを所定電圧レベル
にプリチャージするためのプリチャージトランジスタ
と、アクティブサイクル時与えられた信号に従ってプリ
チャージノードを駆動するためのゲート回路を備える。
このゲート回路は、プリチャージトランジスタと同じ第
1のゲートトンネル障壁を有する。この第1のゲートト
ンネル障壁は、膜厚3nmのシリコン酸化膜が与えるゲ
ートトンネル障壁と同じ大きさまたはそれ以下の大きさ
である。
A semiconductor device according to another aspect is activated for a predetermined time at the time of transition from a standby cycle to an active cycle, and includes a precharge transistor for precharging a precharge node to a predetermined voltage level; A gate circuit for driving a precharge node according to a given signal;
This gate circuit has the same first gate tunnel barrier as the precharge transistor. The first gate tunnel barrier has the same size as or smaller than the gate tunnel barrier provided by the silicon oxide film having a thickness of 3 nm.

【0076】また好ましくは、スタンバイサイクル時プ
リチャージノードを所定電圧と異なる極性の電圧レベル
に保持するためのフローティング防止トランジスタが設
けられる。このフローティング防止トランジスタは、プ
リチャージトランジスタよりも大きなゲートトンネル障
壁を有する。
Preferably, a floating prevention transistor for holding a precharge node at a voltage level having a polarity different from a predetermined voltage during a standby cycle is provided. The floating prevention transistor has a larger gate tunnel barrier than the precharge transistor.

【0077】スタンバイサイクル時に活性化されるプリ
チャージ指示信号に応答して活性化され、プリチャージ
ノードを所定電圧にプリチャージするためのプリチャー
ジトランジスタと、アクティブサイクル時与えられた信
号に従ってプリチャージノードを駆動するためのゲート
回路を備える。プリチャージトランジスタは、第1のゲ
ートトンネル障壁を有し、またゲート回路は第1のゲー
トトンネル障壁を有するMISトランジスタで構成され
る。この半導体装置は、さらに、スリープモード解除時
所定期間プリチャージトランジスタを活性化しかつスリ
ープモード時にはプリチャージトランジスタをオフ状態
に保持するための制御回路を備える。スリープモード
は、スタンバイサイクルが所定時間以上続くときに設定
される。
A precharge transistor activated in response to a precharge instruction signal activated in a standby cycle to precharge a precharge node to a predetermined voltage, and a precharge node according to a signal applied in an active cycle Is provided. The precharge transistor has a first gate tunnel barrier, and the gate circuit is formed of a MIS transistor having the first gate tunnel barrier. The semiconductor device further includes a control circuit for activating the precharge transistor for a predetermined period when the sleep mode is released and for holding the precharge transistor in the off state during the sleep mode. The sleep mode is set when the standby cycle lasts for a predetermined time or more.

【0078】また、この発明の別の観点に従う半導体装
置は、記憶データのリフレッシュが必要な複数のメモリ
セルと、リフレッシュモード時活性化され、複数のメモ
リセルの記憶データのリフレッシュを指示するリフレッ
シュ要求を所定間隔で出力するためのタイマ回路と、複
数のメモリセルのリフレッシュすべきメモリセル行を特
定するリフレッシュアドレスを発生するためのリフレッ
シュアドレスカウンタと、リフレッシュ要求とリフレッ
シュアドレスとに従って複数のメモリセルのリフレッシ
ュアドレスが指定するメモリセルの記憶データのリフレ
ッシュを行なうためのリフレッシュ系回路を備える。タ
イマ回路およびリフレッシュアドレスカウンタは、第1
のゲートトンネル障壁を有するMISトランジスタを構
成要素として含み一方、リフレッシュ系回路は、この第
1のゲートトンネル障壁以下の大きさの第2のゲートト
ンネル障壁を有するMISトランジスタを構成要素とし
て含む。
A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a plurality of memory cells requiring storage data refresh and a refresh request activated in a refresh mode to instruct refresh of storage data in a plurality of memory cells. At a predetermined interval, a refresh address counter for generating a refresh address for specifying a memory cell row of the plurality of memory cells to be refreshed, and a plurality of memory cells according to the refresh request and the refresh address. A refresh circuit for refreshing data stored in a memory cell specified by the refresh address is provided. The timer circuit and the refresh address counter
The refresh-related circuit includes a MIS transistor having a second gate tunnel barrier having a size equal to or smaller than the first gate tunnel barrier as a component.

【0079】好ましくは、第1のゲートトンネル障壁と
第2のゲートトンネル障壁は同じ大きさであり、この半
導体装置は、さらに、リフレッシュモード時非活性化さ
れかつメモリセルへのアクセスが行なわれるノーマルモ
ード時イネーブルされ、与えられたアドレスおよび制御
信号に従って複数のメモリセルの行を選択するための行
系回路を備える。この行系回路は、実質的にリフレッシ
ュ系回路と動作内容が同じでありかつ第1のゲートトン
ネル障壁の小さなゲートトンネル障壁を有するMISト
ランジスタを構成要素として含む。
Preferably, the first gate tunnel barrier and the second gate tunnel barrier have the same size, and the semiconductor device is further inactivated in a refresh mode and has normal access to a memory cell. A row-related circuit that is enabled in the mode and selects a row of a plurality of memory cells in accordance with an applied address and control signal; This row-related circuit includes, as constituent elements, an MIS transistor having substantially the same operation as the refresh-related circuit and having a gate tunnel barrier having a small first gate tunnel barrier.

【0080】好ましくは、リフレッシュモード時のスタ
ンバイサイクル時にこのリフレッシュ系回路への電源電
圧の供給を遮断するための電源トランジスタが設けられ
る。
Preferably, a power supply transistor is provided for interrupting the supply of power supply voltage to the refresh-related circuit during a standby cycle in the refresh mode.

【0081】電源トランジスタは、好ましくは、第1の
ゲートトンネル障壁を有するMISトランジスタであ
る。
The power transistor is preferably a MIS transistor having a first gate tunnel barrier.

【0082】複数のメモリセルは行列状に配列され、ま
たリフレッシュアドレスがメモリセル行を特定する。こ
れらの複数のメモリセルの列選択に関連する動作を行な
う列系回路と、リフレッシュモード時に、その列系回路
への電源電圧供給を遮断するための列系電源トランジス
タがさらに設けられる。
A plurality of memory cells are arranged in a matrix, and a refresh address specifies a memory cell row. A column-related circuit for performing an operation related to column selection of the plurality of memory cells, and a column-related power supply transistor for cutting off supply of power supply voltage to the column-related circuit in the refresh mode are further provided.

【0083】この列系電源トランジスタは、第1のゲー
トトンネル障壁を有するMISトランジスタで構成され
る。
This column-related power supply transistor is constituted by a MIS transistor having a first gate tunnel barrier.

【0084】また、動作時、少なくとも複数のメモリセ
ルの記憶データを利用して演算処理を行なうためのロジ
ック回路と、リフレッシュモード時にこのロジック回路
への電源電圧供給を遮断するためのロジック電源トラン
ジスタが設けられる。
In operation, a logic circuit for performing arithmetic processing using data stored in at least a plurality of memory cells and a logic power supply transistor for cutting off supply of power supply voltage to the logic circuit in a refresh mode are provided. Provided.

【0085】ロジック電源トランジスタは第1のゲート
トンネル障壁を有するMISトランジスタで構成され
る。
The logic power supply transistor is constituted by a MIS transistor having a first gate tunnel barrier.

【0086】また、別の観点に従う半導体装置は、絶縁
ゲート型電界効果トランジスタを構成要素として含むロ
ジック回路と、このロジック回路の内部ノードに対応し
て設けられ、対応の内部ノードの信号をラッチするため
のラッチ回路と、このラッチ回路に結合され、ラッチ回
路の信号を転送するためのテストパスを備える。少なく
ともロジック回路は、スタンバイ状態時にはゲートトン
ネル電流が低減される状態に設定される。
A semiconductor device according to another aspect is provided corresponding to an internal node of a logic circuit including an insulated gate field effect transistor as a component, and latches a signal of a corresponding internal node. And a test path coupled to the latch circuit for transferring a signal of the latch circuit. At least the logic circuit is set to a state where the gate tunnel current is reduced in the standby state.

【0087】また、ラッチ回路は、好ましくは、このロ
ジック回路の構成要素である絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタよりもスタンバイ状態時のゲートトンネルリー
ク電流によるリーク電流が大きな絶縁ゲート型電界効果
トランジスタを構成要素として含む。
The latch circuit preferably includes an insulated gate type field effect transistor having a larger leak current due to a gate tunnel leak current in a standby state than the insulated gate type field effect transistor which is a component of the logic circuit. Included as

【0088】またこれに代えて、ラッチ回路は、好まし
くは、ロジック回路の構成要素である絶縁ゲート型電界
効果トランジスタのゲートトンネル障壁よりも大きなゲ
ートトンネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタで構成される。
Alternatively, the latch circuit is preferably constituted by an insulated gate field effect transistor having a gate tunnel barrier larger than that of the insulated gate field effect transistor which is a component of the logic circuit. You.

【0089】また、このラッチ回路は、好ましくは、ロ
ジック回路の内部状態を外部で観測可能とするためのス
キャンパスを構成するスキャンレジスタである。
The latch circuit is preferably a scan register constituting a scan path for enabling the internal state of the logic circuit to be observed externally.

【0090】また、これに代えて、ラッチ回路は、ロジ
ック回路の内部状態を外部から制御可能とするためのス
キャンパスを構成するスキャンレジスタである。
Instead of this, the latch circuit is a scan register constituting a scan path for enabling the internal state of the logic circuit to be controlled from the outside.

【0091】またさらに別の観点に従う半導体装置は、
活性化時所定の動作を行なう複数のMISトランジスタ
で構成される内部回路と、これら複数の内部回路のうち
の活性化すべき内部回路を指定する内部回路指定信号に
応答して、該指定された内部回路を活性化するための内
部回路活性化信号を発生するための活性制御回路と、動
作モード指示信号と内部回路活性化信号とに応答してこ
れら複数の内部回路のうちの非活性状態の内部回路のM
ISトランジスタのゲートトンネル電流を、活性状態の
内部回路のMOSトランジスタのゲートトンネル電流よ
りも小さい状態に保持する電流制御回路を含む。動作モ
ード指示信号は、複数の内部回路の動作可能期間である
アクティブサイクルと複数の内部回路が動作を停止する
スタンバイサイクルとを指定する。
A semiconductor device according to still another aspect includes:
An internal circuit composed of a plurality of MIS transistors performing a predetermined operation when activated, and an internal circuit designating signal designating an internal circuit to be activated among the plurality of internal circuits in response to the internal circuit designating signal. An activation control circuit for generating an internal circuit activation signal for activating the circuit; and an inactive state of the plurality of internal circuits in response to the operation mode instruction signal and the internal circuit activation signal. Circuit M
A current control circuit is included for holding the gate tunnel current of the IS transistor smaller than the gate tunnel current of the MOS transistor of the active internal circuit. The operation mode instruction signal designates an active cycle, which is an operable period of the plurality of internal circuits, and a standby cycle in which the plurality of internal circuits stop operating.

【0092】電流制御回路は、好ましくは、動作モード
指示信号に応答して、スタンバイサイクル時には複数の
内部回路のMOSトランジスタのゲートトンネル電流を
小さい状態に設定する。
The current control circuit preferably sets the gate tunnel current of the MOS transistors of the plurality of internal circuits to a small state in a standby cycle in response to the operation mode instruction signal.

【0093】また、さらに別の観点に従う半導体装置
は、複数のノーマルメモリセルを有するノーマルアレイ
と、ノーマルアレイの欠陥を有する不良ノーマルメモリ
セルを救済するためのスペアメモリセルを有する冗長ア
レイと、ノーマルアレイの選択メモリセルへアクセスす
るためのノーマルアクセス回路と、冗長アレイのスペア
メモリセルへアクセスするためのスペアアクセス回路
と、スペアアクセス回路およびノーマルアクセス回路の
非活性状態の回路のMOSトランジスタのゲートトンネ
ル電流を活性状態の回路のMOSトランジスタのゲート
トンネル電流よりも小さくするための電源制御回路を含
む。
A semiconductor device according to still another aspect includes a normal array having a plurality of normal memory cells, a redundant array having spare memory cells for relieving a defective normal memory cell having a defect of the normal array, and a normal array. A normal access circuit for accessing a selected memory cell of the array, a spare access circuit for accessing a spare memory cell of the redundant array, and a gate tunnel of a MOS transistor of a circuit in an inactive state of the spare access circuit and the normal access circuit A power supply control circuit for reducing the current to be smaller than the gate tunnel current of the MOS transistor of the active circuit is included.

【0094】スペアアクセス回路およびノーマルアクセ
ス回路の各々は、好ましくは、選択的に活性化される複
数のサブアクセス回路を含む。電源制御回路は、スペア
アクセス回路およびノーマルアクセス回路の非選択のサ
ブアクセス回路を、選択されたサブアクセス回路のMO
Sトランジスタのゲートトンネル電流よりも小さなゲー
トトンネル電流を有する状態に設定する。
Each of the spare access circuit and the normal access circuit preferably includes a plurality of selectively activated sub access circuits. The power supply control circuit replaces the unselected sub-access circuits of the spare access circuit and the normal access circuit with the MO of the selected sub-access circuit.
The state is set to have a gate tunnel current smaller than the gate tunnel current of the S transistor.

【0095】また、好ましくは、アドレス信号に従って
ノーマルアクセス回路およびスペアアクセス回路のいず
れを活性化するかを判定し、該判定結果に従ってノーマ
ルアクセス回路およびスペアアクセス回路の一方を活性
化するための判定回路がさらに設けられる。この判定回
路は、メモリセル選択動作を指示する動作モード指示信
号が活性化される前に判定動作を開始する。
Preferably, a decision circuit for deciding which of the normal access circuit and the spare access circuit is to be activated according to the address signal, and activating one of the normal access circuit and the spare access circuit according to the decision result Is further provided. The determination circuit starts the determination operation before an operation mode instruction signal instructing a memory cell selection operation is activated.

【0096】また、これに代えて好ましくは、アドレス
信号に従ってノーマルアクセス回路およびスペアアクセ
ス回路のいずれを活性化するかを判定し、該判定結果に
従ってノーマルアクセス回路およびスペアアクセス回路
の一方を活性化するための判定回路を含む。この判定回
路は、メモリセル選択動作を指示する動作モード指示信
号と非同期で判定動作を実行する。
Instead of this, preferably, it is determined whether to activate the normal access circuit or the spare access circuit according to the address signal, and one of the normal access circuit and the spare access circuit is activated according to the determination result. A determination circuit. This determination circuit performs a determination operation asynchronously with an operation mode instruction signal instructing a memory cell selection operation.

【0097】ゲートトンネル電流が生じる可能性がある
場合には、その可能性のあるMISトランジスタに対し
て、ゲートトンネル障壁を高くするまたは電流経路を遮
断するなどの対策を施す。ゲートトンネル電流が生じる
可能性のないトランジスタには、スケーリング則に沿っ
て微細化されたMISトランジスタを用いる。これらの
対策により、低消費電流でかつ高速動作する半導体装置
が実現される。
When there is a possibility that a gate tunnel current is generated, a countermeasure such as increasing the gate tunnel barrier or cutting off the current path is taken for the MIS transistor which may be generated. A MIS transistor miniaturized in accordance with a scaling rule is used for a transistor having no possibility of generating a gate tunnel current. With these measures, a semiconductor device which operates with low current consumption and operates at high speed is realized.

【0098】回路が非動作状態となる場合には、その回
路の構成要素であるMISトランジスタのゲートトンネ
ル電流を小さくする、または電源電圧の供給を停止する
ことにより、この非動作状態の回路の消費電流を低減で
き、低消費電流の半導体装置を実現することができる。
When the circuit is in a non-operating state, the gate tunnel current of the MIS transistor which is a component of the circuit is reduced, or the supply of the power supply voltage is stopped to reduce the consumption of the circuit in the non-operating state. The current can be reduced and a semiconductor device with low current consumption can be realized.

【0099】[0099]

【発明の実施の形態】[実施の形態1]図1(A)は、
この発明の実施の形態1に従う半導体装置の構成を概略
的に示す図である。図1(A)において、この半導体装
置は、縦続接続されるCMOSインバータ回路IV0−
IV4を含む。これらのCMOSインバータ回路IV0
−IV4は、それぞれPチャネルMISトランジスタP
Qと、NチャネルMISトランジスタNQを構成要素と
して含む。MISトランジスタPQおよびNQのゲート
絶縁膜の膜厚Toxは十分薄くされ、たとえば3nmの
シリコン酸化膜が与えるゲートトンネル障壁と同程度以
下のゲートトンネル障壁を与えるゲート絶縁膜の膜厚を
有する。ここで、「ゲートトンネル障壁」は、先のゲー
トトンネル電流Jの式が、パラメータとして、ゲート絶
縁膜膜厚Toxとバリアの高さψを含んでおり、このゲ
ート絶縁膜の膜厚Toxとバリアの高さψの平方根の積
で与えられるものと定義する。バリアの高さψは、いわ
ゆるバンドベンディング時のフェルミ準位と表面ポテン
シャルとの差で表わされる。通常、このバリアの高さψ
は、次式で近似される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Embodiment 1] FIG.
FIG. 2 schematically shows a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1A, this semiconductor device is a cascade-connected CMOS inverter circuit IV0-
IV4. These CMOS inverter circuits IV0
-IV4 is a P-channel MIS transistor P
Q and an N-channel MIS transistor NQ as constituent elements. The film thickness Tox of the gate insulating films of the MIS transistors PQ and NQ is made sufficiently thin, and has a thickness of the gate insulating film that provides a gate tunnel barrier equal to or less than that of a 3 nm silicon oxide film. Here, the “gate tunnel barrier” means that the above equation of the gate tunnel current J includes the gate insulating film thickness Tox and the barrier height と し て as parameters, and the gate insulating film thickness Tox and the barrier Is defined as the product of the square root of the height ψ. The barrier height ψ is represented by the difference between the Fermi level and the surface potential during band bending. Usually the height of this barrierψ
Is approximated by the following equation.

【0100】ψ=c2・φG+c3 φGは、ゲート電極の仕事関数を示し、c2およびc3
は、ゲート絶縁膜の誘電率、ゲート絶縁膜膜厚Tox等
の関数で表わされる。
Ψ = c2 ・ φG + c3 φG represents the work function of the gate electrode, and c2 and c3
Is represented by a function such as the dielectric constant of the gate insulating film and the thickness Tox of the gate insulating film.

【0101】CMOSインバータ回路IV0−IV4
は、共通に副電源線3および副接地線4の電圧を両動作
電源電圧として受ける。副電源線3は、主電源ノード1
にスイッチングトランジスタSW1を介して接続され、
副接地線4は、主接地ノード2にスイッチングトランジ
スタSW2を介して接続される。これらのスイッチング
トランジスタSW1およびSW2は、MISトランジス
タPQおよびNQのゲート絶縁膜と同程度の膜厚を有
し、それらのゲートトンネル障壁は十分大きくされてい
る。また、これらのスイッチングトランジスタSW1お
よびSW2は、アクティブサイクル時、CMOSインバ
ータ回路IV0−IV4に対し動作電流を十分に供給す
るため、その電流駆動能力はMISトランジスタPQお
よびNQの電流駆動能力より十分大きくされている。す
なわち、これらのスイッチングトランジスタSW1およ
びSW2では、チャネル幅が十分大きくされている。
CMOS inverter circuits IV0-IV4
Receive in common the voltages of sub power supply line 3 and sub ground line 4 as both operation power supply voltages. The sub power line 3 is connected to the main power node 1
Connected via a switching transistor SW1,
Sub ground line 4 is connected to main ground node 2 via switching transistor SW2. These switching transistors SW1 and SW2 have the same thickness as the gate insulating films of MIS transistors PQ and NQ, and their gate tunnel barriers are sufficiently large. In addition, these switching transistors SW1 and SW2 sufficiently supply an operating current to CMOS inverter circuits IV0-IV4 during an active cycle, so that their current driving capabilities are sufficiently larger than the current driving capabilities of MIS transistors PQ and NQ. ing. That is, these switching transistors SW1 and SW2 have a sufficiently large channel width.

【0102】これらのスイッチングトランジスタSW1
およびSW2は、それぞれ、制御クロック信号/φおよ
びφに応答して選択的にオン/オフ状態となる。この制
御クロック信号φおよび/φは、CMOSインバータ回
路IV0−IV4が実際に動作するアクティブサイクル
時に、スイッチングトランジスタSW1およびSW2を
オン状態とし、一方CMOSインバータ回路IV0−I
V4がスタンバイ状態となるスタンバイサイクル時にお
いては、これらのスイッチングトランジスタSW1およ
びSW2をオフ状態に設定する。
These switching transistors SW1
And SW2 are selectively turned on / off in response to control clock signals / φ and φ, respectively. Control clock signals φ and / φ turn on switching transistors SW1 and SW2 during an active cycle in which CMOS inverter circuits IV0-IV4 actually operate, while CMOS inverter circuits IV0-I
During a standby cycle in which V4 enters a standby state, these switching transistors SW1 and SW2 are set to an off state.

【0103】この図1(A)に示す構成においては、図
1(B)に示す信号波形図のように、アクティブサイク
ル時においては、制御クロック信号φおよび/φがそれ
ぞれHレベルおよびLレベルとなり、スイッチングトラ
ンジスタSW1およびSW2がオン状態となり、電源ノ
ード(主電源線)と副電源線3が結合され、また副接地
線4が主接地ノードに結合される。スイッチングトラン
ジスタSW1およびSW2は、十分大きな電流供給能力
を有している。CMOSインバータ回路IV0−IV4
は、そのゲート絶縁膜が十分薄くされたMISトランジ
スタPQおよびNQを構成要素として含んでおり、これ
らのMISトランジスタPQおよびNQは、動作電源電
圧VCCに従ってスケーリング則により微細化されてお
り、高速動作する。
In the structure shown in FIG. 1A, as shown in the signal waveform diagram of FIG. 1B, in the active cycle, control clock signals φ and / φ are at H level and L level, respectively. Then, switching transistors SW1 and SW2 are turned on, power supply node (main power supply line) and sub power supply line 3 are coupled, and sub ground line 4 is coupled to the main ground node. Switching transistors SW1 and SW2 have a sufficiently large current supply capability. CMOS inverter circuits IV0-IV4
Includes, as constituent elements, MIS transistors PQ and NQ whose gate insulating films have been sufficiently thinned. These MIS transistors PQ and NQ are miniaturized according to the operating power supply voltage VCC according to a scaling rule, and operate at high speed. .

【0104】スタンバイ状態においては、図1(B)に
示すように、制御クロック信号φがLレベル、制御クロ
ック信号/φがHレベルとなり、スイッチングトランジ
スタSW1およびSW2がオフ状態となる。スイッチン
グトランジスタSW1は、ゲートに電源電圧VCCレベ
ルの制御クロック信号/φを受け、またスイッチングト
ランジスタSW2は、ゲートに接地電圧レベルの制御ク
ロック信号φを受ける。したがって、これらのスイッチ
ングトランジスタSW1およびSW2は空乏状態であ
り、スイッチングトランジスタSW1およびSW2のチ
ャネル領域には、空乏層が広がっており、これらのスイ
ッチングトランジスタSW1およびSW2のゲート容量
に印加される電圧が小さくなる。空乏層容量が、ゲート
容量と直列に接続され、ゲート電極と基板領域の間の電
圧が、これらのゲート容量および空乏層容量により分圧
されるためである。
In the standby state, as shown in FIG. 1B, control clock signal φ is at L level, control clock signal / φ is at H level, and switching transistors SW1 and SW2 are off. Switching transistor SW1 has its gate receiving control clock signal / φ at the power supply voltage VCC level, and switching transistor SW2 has its gate receiving control clock signal φ at the ground voltage level. Therefore, these switching transistors SW1 and SW2 are in a depleted state, a depletion layer is spread in the channel region of switching transistors SW1 and SW2, and the voltage applied to the gate capacitance of these switching transistors SW1 and SW2 is small. Become. This is because the depletion layer capacitance is connected in series with the gate capacitance, and the voltage between the gate electrode and the substrate region is divided by the gate capacitance and the depletion layer capacitance.

【0105】したがって、この基板領域とゲート電極と
の間のトンネル電流はほとんど生じず、単に、ドレイン
領域とゲート電極とのオーバーラップ領域においてゲー
トトンネル電流が流れるだけである。これは、2桁程度
チャネル領域とゲートとの間に流れるゲートトンネル電
流に比べて小さく、これらのスイッチングトランジスタ
SW1およびSW2のゲートトンネル電流はスタンバイ
サイクル時十分小さくすることができる。
Therefore, almost no tunnel current is generated between the substrate region and the gate electrode, and only a gate tunnel current flows in the overlap region between the drain region and the gate electrode. This is smaller than the gate tunnel current flowing between the channel region and the gate by about two digits, and the gate tunnel current of these switching transistors SW1 and SW2 can be made sufficiently small in the standby cycle.

【0106】CMOS回路IV0−IV4においては、
MISトランジスタPQおよびNQが、副電源線3と副
接地線4にそれぞれ結合されている。スイッチングトラ
ンジスタSW1およびSW2を流れるリーク電流(ゲー
トトンネル電流およびサブスレッショルド電流)とCM
OSインバータ回路IV0−IV4におけるリーク電流
が生じるだけである。スイッチングトランジスタSW1
およびSW2を流れるリーク電流と、CMOSインバー
タ回路IV0−IV4に流れるリーク電流が平衡する電
圧レベルで、副電源線3および副接地線4の電圧レベル
が平衡状態となる。この場合、たとえばMISトランジ
スタNQにゲートトンネル電流が流れ、副接地線4にゲ
ートトンネル電流が流れても、スイッチングトランジス
タSW2はオフ状態であり、このMISトランジスタN
Qのゲートトンネル電流は十分に抑制される。同様、M
ISトランジスタPQにゲートトンネル電流が流れる場
合、副電源線3は、スイッチングトランジスタSW1を
介して主電源ノード1に結合されており、このMISト
ランジスタPQを流れるゲートトンネル電流は、スイッ
チングトランジスタSW1により十分抑制される。これ
により、スイッチングトランジスタSW1およびSW2
により、電源ノード1と接地ノード2の間のゲートトン
ネル電流を効果的に遮断することができ、スタンバイ状
態時における消費電流を低減することができる。
In CMOS circuits IV0-IV4,
MIS transistors PQ and NQ are coupled to sub power supply line 3 and sub ground line 4, respectively. Leakage current (gate tunnel current and subthreshold current) flowing through switching transistors SW1 and SW2 and CM
Only a leakage current occurs in OS inverter circuits IV0-IV4. Switching transistor SW1
The voltage levels of the sub power supply line 3 and the sub ground line 4 are in a balanced state at a voltage level at which the leak current flowing through the switches SW2 and SW2 and the leak current flowing through the CMOS inverter circuits IV0-IV4 are balanced. In this case, for example, even if a gate tunnel current flows through MIS transistor NQ and a gate tunnel current flows through sub-ground line 4, switching transistor SW2 is off and MIS transistor NQ
The gate tunnel current of Q is sufficiently suppressed. Similarly, M
When a gate tunnel current flows through IS transistor PQ, sub power supply line 3 is coupled to main power supply node 1 via switching transistor SW1, and the gate tunnel current flowing through MIS transistor PQ is sufficiently suppressed by switching transistor SW1. Is done. Thereby, the switching transistors SW1 and SW2
Thereby, the gate tunnel current between power supply node 1 and ground node 2 can be effectively cut off, and the current consumption in the standby state can be reduced.

【0107】すなわち、これらのCMOSインバータ回
路IV0−IV4を、電源ノード1および接地ノード2
に直接接続する構成に比べて、これらのスタンバイサイ
クル時オフ状態となるスイッチングトランジスタSW1
およびSW2により、十分に、ゲートトンネル電流を抑
制することができる。
That is, these CMOS inverter circuits IV0-IV4 are connected to power supply node 1 and ground node 2
Switching transistor SW1 which is turned off during the standby cycle as compared with the configuration directly connected to
And SW2 can sufficiently suppress the gate tunnel current.

【0108】[変更例]図2(A)は、この発明の実施
の形態1の変更例の構成を示す図である。この図2
(A)に示す構成においては、インバータ回路IV0−
IV4に含まれるMISトランジスタPQおよびNQの
ゲート絶縁膜が、シリコン酸化膜膜厚3nmに相当する
膜厚Tox1を有する。一方、電源ノード1と副電源線
3の間に接続されるスイッチングトランジスタSW3
が、MISトランジスタPQおよびNQのゲート絶縁膜
の膜厚Tox1よりも厚いゲート絶縁膜膜厚Tox2を
有する。また、副接地線4と接地ノード2の間に接続さ
れるスイッチングトランジスタSW4も、そのゲート絶
縁膜の膜厚がTox2である。他の構成は、図1(A)
に示す構成と同じであり、対応する部分には同一参照番
号を付す。
[Modification] FIG. 2A shows a structure of a modification of the first embodiment of the present invention. This figure 2
In the configuration shown in (A), inverter circuits IV0-
Gate insulating films of MIS transistors PQ and NQ included in IV4 have a thickness Tox1 corresponding to a silicon oxide film thickness of 3 nm. On the other hand, switching transistor SW3 connected between power supply node 1 and sub-power supply line 3
Have a gate insulating film thickness Tox2 that is larger than the gate insulating film thickness Tox1 of the MIS transistors PQ and NQ. The switching transistor SW4 connected between the sub-ground line 4 and the ground node 2 also has a gate insulating film having a thickness of Tox2. The other configuration is shown in FIG.
And the corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

【0109】図2(B)の信号波形図に示すように、制
御クロック信号φおよび/φは、インバータ回路IV0
−IV4のアクティブサイクルおよびスタンバイサイク
ルに応じて活性状態/非活性状態となる。スイッチング
トランジスタSW3およびSW4は、MISトランジス
タで構成されており、そのゲート絶縁膜の膜厚Tox
が、膜厚Tox2と厚くなった場合、ゲートトンネル障
壁が大きくなり、ゲートトンネル電流が流れにくくな
る。また、ゲート絶縁膜の膜厚が厚くなった場合、スイ
ッチングトランジスタSW3およびSW4のしきい値電
圧の絶対値も大きくなり、サブスレッショルドリーク電
流が抑制される。したがって、インバータ回路IV0−
IV4のスタンバイ状態時においては、オフリーク電流
が抑制され、応じてインバータ回路IV0−IV4にお
けるゲートトンネル電流が抑制される(ゲートトンネル
電流がスイッチングトランジスタSW3およびSW4の
オフリーク電流により決定されるため)。
As shown in the signal waveform diagram of FIG. 2B, control clock signals φ and / φ are supplied to inverter circuit IV0
The state becomes active / inactive according to the active cycle and the standby cycle of -IV4. The switching transistors SW3 and SW4 are configured by MIS transistors, and have a gate insulating film thickness Tox.
However, when the film thickness becomes as thick as Tox2, the gate tunnel barrier becomes large and the gate tunnel current becomes difficult to flow. When the thickness of the gate insulating film is increased, the absolute values of the threshold voltages of the switching transistors SW3 and SW4 are also increased, and the sub-threshold leakage current is suppressed. Therefore, the inverter circuits IV0-
In the standby state of IV4, the off-leak current is suppressed, and the gate tunnel current in inverter circuits IV0-IV4 is correspondingly suppressed (since the gate tunnel current is determined by the off-leak current of switching transistors SW3 and SW4).

【0110】なお、図1(A)および図2(A)に示す
構成において制御クロック信号φおよび/φを生成する
制御回路は、その構成要素のゲート絶縁膜の膜厚を厚く
する必要がある。これは、スイッチングトランジスタS
W1−SW4においてゲートトンネル電流が流れ、制御
回路のMISトランジスタを介して電源ノードと接地ノ
ードの間にゲートトンネル電流による貫通電流が流れる
経路が生成される可能性がある。このクロック制御回路
におけるゲートトンネル電流による貫通電流を防止する
ため、クロック制御回路においては、ゲート絶縁膜の厚
いMISトランジスタを用いて、ゲートトンネル電流に
よる貫通電流を抑制する。
In the structure shown in FIGS. 1A and 2A, the control circuit for generating control clock signals φ and / φ needs to increase the thickness of the gate insulating film as a component. . This is the switching transistor S
A gate tunnel current flows in W1-SW4, and there is a possibility that a path through which a through current due to the gate tunnel current flows between the power supply node and the ground node via the MIS transistor of the control circuit. In order to prevent a through current caused by a gate tunnel current in the clock control circuit, the clock control circuit uses a MIS transistor having a thick gate insulating film to suppress a through current caused by the gate tunnel current.

【0111】ただし、スイッチングトランジスタSW3
およびSW4を用いた場合、そのゲート絶縁膜が厚くさ
れており、ゲートトンネル電流が十分抑制されるため、
制御クロック信号φおよび/φを生成する回路のMIS
トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚は薄くされてもよ
い。
However, the switching transistor SW3
In the case of using SW4 and SW4, the gate insulating film is thickened and the gate tunnel current is sufficiently suppressed.
MIS of circuit for generating control clock signals φ and / φ
The thickness of the gate insulating film of the transistor may be reduced.

【0112】以上のように、この発明の実施の形態1に
従えば、ゲート絶縁膜の膜厚の薄いCMOS回路の電源
/接地ノードをスタンバイサイクル時オフ状態となるス
イッチングトランジスタを介して電源/接地ノードに結
合しており、スタンバイサイクル時、このスイッチング
トランジスタのオフリーク電流のみが、CMOS回路の
ゲートトンネル電流の供給源となり、これらのCMOS
回路を直接電源/接地ノードに接続する場合に比べて、
ゲートトンネル電流を大幅に抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the power / ground node of the CMOS circuit having a thin gate insulating film is connected to the power / ground via the switching transistor which is turned off during the standby cycle. In the standby cycle, only the off-leak current of the switching transistor serves as a source of the gate tunnel current of the CMOS circuit.
Compared to connecting the circuit directly to the power / ground node,
Gate tunnel current can be greatly reduced.

【0113】[実施の形態2]図3(A)は、この発明
の実施の形態2に従う半導体装置の構成を概略的に示す
図である。この図3においては、4段のCMOSインバ
ータ回路が縦続接続される。これらのCMOSインバー
タ回路は、電源ノード1と接地ノード2に直接結合され
る。すなわち、PチャネルMISトランジスタPQ1−
PQ4のそれぞれのソースが電源ノード1に結合され、
またNチャネルMISトランジスタNQ1−NQ4のそ
れぞれのソースが接地ノード2に結合される。入力信号
INは、図3(B)に示すように、スタンバイ状態時に
おいてはLレベルに保持され、アクティブサイクル時に
おいてHレベルに駆動される。この入力信号INのスタ
ンバイ状態時における論理レベルに合せて、CMOSイ
ンバータ回路において、スタンバイ状態時においてオン
状態となるMISトランジスタPQ1、PQ3、NQ2
およびNQ4のゲート絶縁膜の膜厚は厚くTox2に設
定される。一方、スタンバイ状態時においてオフ状態と
なるMISトランジスタNQ1、PQ2、NQ3および
PQ4のゲート絶縁膜膜厚は、膜厚Tox1に設定され
る。膜厚Tox1は、シリコン酸化膜の場合、3nm
(ナノメータ)である。
[Second Embodiment] FIG. 3A schematically shows a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, four stages of CMOS inverter circuits are cascaded. These CMOS inverter circuits are directly coupled to power supply node 1 and ground node 2. That is, the P-channel MIS transistor PQ1-
Each source of PQ4 is coupled to power supply node 1,
The respective sources of N channel MIS transistors NQ1-NQ4 are coupled to ground node 2. As shown in FIG. 3B, the input signal IN is held at the L level in the standby state and driven to the H level in the active cycle. The MIS transistors PQ1, PQ3, NQ2 which are turned on in the standby state in the CMOS inverter circuit in accordance with the logic level of the input signal IN in the standby state.
And the thickness of the gate insulating film of NQ4 is set to be Tox2 which is large. On the other hand, the gate insulating film thickness of the MIS transistors NQ1, PQ2, NQ3 and PQ4 which are turned off in the standby state is set to the film thickness Tox1. The thickness Tox1 is 3 nm in the case of a silicon oxide film.
(Nanometers).

【0114】この図3(A)に示す構成においては、ス
タンバイ状態時においてオン状態となるMISトランジ
スタPQ1、NQ2、PQ3およびNQ4のゲート絶縁
膜の膜厚が厚くされており、したがって、ゲートトンネ
ル障壁が大きくなり、スタンバイ期間中のゲートトンネ
ル電流を十分抑制することができる。図3(A)に示す
構成の場合、図4に示すように、たとえばPチャネルM
ISトランジスタPQ1において、スタンバイ状態時、
入力信号INに応じてオン状態であるものの、ゲート絶
縁膜が膜厚Tox2を有しており、そのゲートトンネル
電流It1は十分抑制することができる。NチャネルM
ISトランジスタNQ1においては、オフリーク電流I
off1が流れる。このMISトランジスタNQ1にお
いてはオフ状態であり、そのゲートトンネル電流は十分
小さい。また、MISトランジスタNQ2が、そのゲー
トにHレベルの信号を、スタンバイ状態時、受けてオン
状態となるが、そのゲート絶縁膜の膜厚はTox2であ
り十分厚く、そのゲートトンネル電流It2は十分抑制
することができる。この場合においても、単にMISト
ランジスタPQ2にオフリーク電流Ioff2が流れる
だけである。
In the structure shown in FIG. 3A, the gate insulating films of MIS transistors PQ1, NQ2, PQ3 and NQ4 which are turned on in the standby state have a large thickness, and therefore, the gate tunnel barrier And the gate tunnel current during the standby period can be sufficiently suppressed. In the case of the configuration shown in FIG. 3A, as shown in FIG.
In the standby state of the IS transistor PQ1,
Although turned on in response to the input signal IN, the gate insulating film has the thickness Tox2, and the gate tunnel current It1 can be sufficiently suppressed. N channel M
In IS transistor NQ1, off-leak current I
off1 flows. MIS transistor NQ1 is off, and its gate tunnel current is sufficiently small. The MIS transistor NQ2 is turned on in response to receiving an H level signal at its gate in the standby state, but its gate insulating film is Tox2, which is sufficiently thick, and its gate tunnel current It2 is sufficiently suppressed. can do. Also in this case, the off-leak current Ioff2 simply flows through the MIS transistor PQ2.

【0115】したがって、このスタンバイ状態時におい
てオン状態となるMISトランジスタのゲート絶縁膜の
膜厚を厚くすることにより、スタンバイ状態時における
ゲートトンネル電流を十分抑制することができる。オフ
リーク電流について適当な措置を施すことにより、スタ
ンバイ状態時における消費電流を十分抑制することがで
きる。
Therefore, the gate tunnel current in the standby state can be sufficiently suppressed by increasing the thickness of the gate insulating film of the MIS transistor which is turned on in the standby state. By taking appropriate measures for the off-leak current, the current consumption in the standby state can be sufficiently suppressed.

【0116】また、アクティブサイクル移行時において
は、ゲート絶縁膜の膜厚が薄いMISトランジスタNQ
1、PQ2、NQ3およびPQ4がオフ状態からオン状
態へ移行するだけであり、そのゲート絶縁膜膜厚が膜厚
Tox1と薄く、しきい値電圧の絶対値も小さく高速で
オフ状態からオン状態へ移行するため、この入力信号I
Nの変化に応じて、その出力信号の状態を高速で確定状
態へ駆動することができ、アクセスタイムの増大などの
問題が生じない。スタンバイ状態時において各CMOS
インバータ回路の出力信号が確定状態にあり、各CMO
S回路の電源/接地ノードがフローティング状態となっ
てその出力信号のレベルが不確定となり、アクティブサ
イクル移行時出力信号の論理状態が不確定状態となるの
を防止することができる。
At the time of transition to the active cycle, the MIS transistor NQ having a thin gate insulating film is used.
1, PQ2, NQ3 and PQ4 merely shift from the off state to the on state, the gate insulating film thickness is as thin as Tox1, the absolute value of the threshold voltage is small, and the off state is turned on at high speed. The input signal I
In accordance with the change of N, the state of the output signal can be driven to the defined state at a high speed, and there is no problem such as an increase in access time. Each CMOS in standby state
The output signal of the inverter circuit is in a fixed state, and each CMO
It is possible to prevent the power supply / ground node of the S circuit from floating and the level of its output signal to be undefined, and to prevent the logic state of the output signal from becoming undefined at the transition to the active cycle.

【0117】[実施の形態3]図5は、この発明の実施
の形態3に従う半導体装置の構成を示す図である。この
図5においても、4段のCMOSインバータ回路を示
す。これらのCMOSインバータ回路のPチャネルMI
SトランジスタPQ1−PQ4のバックゲートがNウェ
ル5に共通に接続され、またそれぞれのソースが電源ノ
ード1に接続される。NチャネルMISトランジスタN
Q1−NQ4は、それぞれのソースが、接地ノード2に
接続され、またそれぞれのバックゲートがPウェル6に
共通に結合される。これらのNウェル5上のウェル電圧
VWNおよびPウェル6上のウェル電圧VWPを動作サ
イクルに応じて変更する。
[Third Embodiment] FIG. 5 shows a structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 also shows a four-stage CMOS inverter circuit. The P-channel MI of these CMOS inverter circuits
The back gates of S transistors PQ1-PQ4 are commonly connected to N well 5, and their sources are connected to power supply node 1. N-channel MIS transistor N
Q1-NQ4 have their sources connected to ground node 2 and their back gates commonly coupled to P well 6. Well voltage VWN on N well 5 and well voltage VWP on P well 6 are changed according to the operation cycle.

【0118】図6は、この図5に示す半導体装置の動作
を示す信号波形図である。図6に示すように、スタンバ
イ状態時においては、Nウェル5に与えられる電圧VW
Nを、高電圧Vppレベルに設定し、またPウェル6に
与えられる電圧を負電圧VBBレベルに設定する。アク
ティブサイクル時においては、Nウェル5に与えられる
電圧VWNは、電源電圧VCCレベルであり、またPウ
ェル6へ与えられる電圧VWPは、接地電圧GNDレベ
ルである。
FIG. 6 is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the standby state, voltage VW applied to N well 5 is applied.
N is set to the high voltage Vpp level, and the voltage applied to P well 6 is set to the negative voltage VBB level. In the active cycle, voltage VWN applied to N well 5 is at the level of power supply voltage VCC, and voltage VWP applied to P well 6 is at the level of ground voltage GND.

【0119】一般に、MISトランジスタにおいて、バ
ックゲートバイアスが深くなった場合、この基板領域に
おける空乏層が広がり、しきい値電圧の絶対値が大きく
なる。空乏層が広がった場合、ゲート絶縁膜に印加され
る電界が低くなり(等価的にゲート絶縁膜のキャパシタ
値が大きくなるため)、応じてゲート絶縁膜の印加電界
が小さくなりゲートトンネル電流を抑制することができ
る。また、スタンバイ状態時においてNウェル5および
Pウェル6へ与えられるバイアス電圧の絶対値を大きく
しており、MISトランジスタPQ1−PQ4およびN
Q1−NQ4のしきい値電圧の絶対値が大きくなってお
り、これらのサブスレッショルドリーク電流(オフリー
ク電流)も抑制することができる。したがって、ゲート
トンネル電流の抑制およびオフリーク電流の抑制両者を
実現でき、スタンバイ状態時における消費電流を大幅に
低減することができる。
In general, when the back gate bias becomes deep in the MIS transistor, the depletion layer in this substrate region expands, and the absolute value of the threshold voltage increases. When the depletion layer spreads, the electric field applied to the gate insulating film decreases (equivalently, the capacitor value of the gate insulating film increases), and accordingly, the electric field applied to the gate insulating film decreases and the gate tunnel current is suppressed. can do. In the standby state, the absolute values of the bias voltages applied to N well 5 and P well 6 are increased, and MIS transistors PQ1-PQ4 and N
The absolute value of the threshold voltage of Q1-NQ4 is large, and these sub-threshold leak currents (off-leak currents) can be suppressed. Therefore, both the suppression of the gate tunnel current and the suppression of the off-leak current can be realized, and the current consumption in the standby state can be significantly reduced.

【0120】また、この図5に示す構成においては、C
MOSインバータ回路は、電源ノード1と接地ノード2
に直接結合されており、それらの出力信号の論理レベル
は確定状態にあり、アクティブサイクル移行時高速で出
力信号OUTを入力信号INの電圧レベルに応じて変化
させることができる。また、スタンバイ期間中MISト
ランジスタPQ1−PQ4およびNQ1−NQ4共通に
バックゲートバイアス(基板バイアス)を深くしてお
り、入力信号INのスタンバイ状態時の論理レベルにか
かわらず、ゲートトンネル電流およびオフリーク電流を
同時に低減することができる。
In the structure shown in FIG. 5, C
The MOS inverter circuit includes a power supply node 1 and a ground node 2
The logic levels of these output signals are in a defined state, and the output signal OUT can be changed according to the voltage level of the input signal IN at a high speed during the transition to the active cycle. Further, during the standby period, the back gate bias (substrate bias) is made common to the MIS transistors PQ1-PQ4 and NQ1-NQ4, and the gate tunnel current and off-leak current are reduced regardless of the logic level of the input signal IN in the standby state. It can be reduced at the same time.

【0121】図7は、この図5に示すCMOSインバー
タ回路の構造を概略的に示す図である。図7において、
CMOSインバータ回路のMISトランジスタPQおよ
びNQは、P型半導体基板10表面に間をおいて形成さ
れるNウェル11および12内にそれぞれ形成される。
Nウェル12は、N型不純物領域12aを介して電源電
圧Vccを受ける。このNウェル12表面に、Pウェル
13が形成され、このPウェル13が、NチャネルMI
SトランジスタNQの基板領域として利用される。
FIG. 7 schematically shows a structure of the CMOS inverter circuit shown in FIG. In FIG.
MIS transistors PQ and NQ of the CMOS inverter circuit are formed in N wells 11 and 12 formed on the surface of P type semiconductor substrate 10 with a gap therebetween.
N well 12 receives power supply voltage Vcc via N type impurity region 12a. A P well 13 is formed on the surface of the N well 12, and the P well 13
Used as a substrate region of the S transistor NQ.

【0122】Nウェル11表面に間をおいてP型不純物
領域11aおよび11bが形成され、これらの不純物領
域11aおよび11bの間に、図示しないゲート絶縁膜
を介してゲート電極11cが形成される。ゲート電極1
1c下のゲート絶縁膜は、膜厚3nmのシリコン酸化膜
が与えるゲートトンネル障壁と同程度またはそれ以下の
トンネル障壁を与える膜厚を有する。以下の説明におい
て、特に断らない限り、MISトランジスタの薄いゲー
ト絶縁膜は、3nmの膜厚のシリコン酸化膜が与えるゲ
ートトンネル障壁と同程度またはそれ以下のゲートトン
ネル障壁を与える膜厚Tox1を有する。
P-type impurity regions 11a and 11b are formed on the surface of N well 11 with a space therebetween, and a gate electrode 11c is formed between these impurity regions 11a and 11b via a gate insulating film (not shown). Gate electrode 1
The gate insulating film below 1c has a thickness that provides a tunnel barrier equal to or less than a gate tunnel barrier provided by a silicon oxide film having a thickness of 3 nm. In the following description, unless otherwise specified, the thin gate insulating film of the MIS transistor has a thickness Tox1 that provides a gate tunnel barrier equal to or less than a gate tunnel barrier provided by a silicon oxide film having a thickness of 3 nm.

【0123】このNウェル11に形成される不純物領域
11aおよび11bと、ゲート電極11cにより、Pチ
ャネルMISトランジスタPQが形成される。
P-channel MIS transistor PQ is formed by impurity regions 11a and 11b formed in N well 11 and gate electrode 11c.

【0124】Nウェル11表面には、またN型不純物領
域11dが形成される。このN型不純物領域11dを介
して、Nウェルバイアス回路15からのウェルバイアス
電圧VWNがNウェル11に与えられる。
On the surface of N well 11, an N type impurity region 11d is formed. Well bias voltage VWN from N well bias circuit 15 is applied to N well 11 via N type impurity region 11d.

【0125】Pウェル13表面には、間をおいてN型不
純物領域13aおよび13bが形成される。これらのN
型不純物領域13aおよび13bの間のチャネル領域上
に薄いゲート絶縁膜を介してゲート電極13cが形成さ
れる。これらのPウェル13と、N型不純物領域13a
および13bと、ゲート電極13cにより、Nチャネル
MISトランジスタNQが形成される。このPウェル1
3表面には、また、P型不純物領域13dが形成され
る。このP型不純物領域13dは、Pウェルバイアス回
路20からのウェルバイアス電圧VWPを受け、Pウェ
ル13へ、ウェルバイアス電圧VWPを与える。
On the surface of P well 13, N-type impurity regions 13a and 13b are formed at intervals. These N
Gate electrode 13c is formed on the channel region between mold impurity regions 13a and 13b via a thin gate insulating film. These P well 13 and N type impurity region 13a
And 13b and gate electrode 13c form an N-channel MIS transistor NQ. This P-well 1
On the three surfaces, a P-type impurity region 13d is also formed. P-type impurity region 13 d receives well bias voltage VWP from P-well bias circuit 20, and applies well bias voltage VWP to P-well 13.

【0126】不純物領域11bおよび13bは、出力信
号OUTaを生成する出力ノードに結合され、不純物領
域11aおよび13aには、それぞれ電源電圧Vccお
よび接地電圧Vss(=GND)が与えられる。ゲート
電極11cおよび13cへは、入力信号INaが共通に
与えられる。
Impurity regions 11b and 13b are coupled to an output node generating output signal OUTa, and power supply voltage Vcc and ground voltage Vss (= GND) are applied to impurity regions 11a and 13a, respectively. Input signal INa is commonly applied to gate electrodes 11c and 13c.

【0127】Nウェル11およびPウェル13のバイア
ス電圧をスタンバイサイクルおよびアクティブサイクル
に応じて切換える。スタンバイサイクル時において、N
ウェル11を高電圧Vppレベルに設定した場合、不純
物領域11aおよび11bとNウェル11の間のPN接
合が深い逆バイアス状態となり、空乏層が広がる。同
様、Pウェル13においてもスタンバイ状態時負電圧V
BBを印加することにより、Pウェル13とN型不純物
領域13aおよび13bの間のPN接合の逆バイアス状
態が深くなり、空乏層が広がる。
The bias voltages of N well 11 and P well 13 are switched according to the standby cycle and the active cycle. In the standby cycle, N
When well 11 is set at the high voltage Vpp level, the PN junction between impurity regions 11a and 11b and N well 11 is in a deep reverse bias state, and the depletion layer is expanded. Similarly, the negative voltage V in the standby state is
By applying BB, the reverse bias state of the PN junction between the P well 13 and the N-type impurity regions 13a and 13b is deepened, and the depletion layer is expanded.

【0128】図8(A)は、MISトランジスタの、空
乏層DPの分布を概略的に示す図である。この図8
(A)において、基板領域(ウェル)SUBの表面のチ
ャネル領域に反転層が形成されている場合においても、
そのソース領域SRおよびドレイン領域DR周辺には、
空乏層DPが形成される。この空乏層は、キャリアの存
在しない領域であり、絶縁層と同様に作用し、空乏層容
量Cdが基板領域SUB表面に形成される。したがっ
て、ゲート電極GTと基板領域SUBの間のゲート絶縁
膜によるゲート絶縁膜容量Cgと直列に、空乏層容量C
dが接続される。したがって、図8(B)に示すよう
に、これらのゲート絶縁膜容量Cgと空乏層容量Cdが
直列に接続される場合、ゲート電圧Vgと基板電圧Vs
ubがこれらの容量CgおよびCdにより分圧され、ゲ
ート絶縁膜に印加される電界が緩和され、ゲートトンネ
ル障壁が等価的に高くなる。したがって、スタンバイ状
態時において、このウェルバイアスを深くすることによ
り、等価的にゲート絶縁膜膜厚を厚くしゲートトンネル
障壁を高くする。
FIG. 8A is a diagram schematically showing the distribution of the depletion layer DP in the MIS transistor. This FIG.
In (A), even when the inversion layer is formed in the channel region on the surface of the substrate region (well) SUB,
Around the source region SR and the drain region DR,
A depletion layer DP is formed. This depletion layer is a region where carriers do not exist, acts similarly to the insulating layer, and a depletion layer capacitance Cd is formed on the surface of the substrate region SUB. Accordingly, the depletion layer capacitance Cg is connected in series with the gate insulation film capacitance Cg of the gate insulation film between the gate electrode GT and the substrate region SUB.
d is connected. Therefore, as shown in FIG. 8B, when the gate insulating film capacitance Cg and the depletion layer capacitance Cd are connected in series, the gate voltage Vg and the substrate voltage Vs
ub is divided by these capacitances Cg and Cd, the electric field applied to the gate insulating film is reduced, and the gate tunnel barrier is equivalently increased. Therefore, in the standby state, by increasing the well bias, the thickness of the gate insulating film is equivalently increased and the gate tunnel barrier is increased.

【0129】ゲート電極GTとドレイン領域DRの間で
ゲートトンネル電流が流れるが、この対向面積は十分小
さく、チャネル領域からのゲートトンネル電流に比べて
十分小さい。これにより、ゲートトンネル電流を確実に
抑制することができる。
Although a gate tunnel current flows between the gate electrode GT and the drain region DR, the facing area is sufficiently small, and sufficiently smaller than the gate tunnel current from the channel region. Thereby, the gate tunnel current can be reliably suppressed.

【0130】図9は、図7に示すNウェルバイアス回路
15の構成を概略的に示す図である。図9において、N
ウェルバイアス回路15は、高電圧Vppを発生するV
pp発生回路15aと、内部の動作サイクルを示す内部
動作指示信号φACTのレベル変換を行なうレベルシフ
タ15bと、レベルシフタ15bからの切換制御信号φ
MXNに従ってVPP発生回路15aからの高電圧Vp
pと電源電圧Vccの一方を選択してNウェルバイアス
電圧VWNを生成するマルチプレクサ(MUX)15c
を含む。内部動作指示信号φACTは、電源電圧Vcc
と接地電圧GND(=Vss)の間で変化する。レベル
シフタ15bは、振幅電源電圧Vccの内部動作指示信
号φACTを、振幅高電圧Vppの切換制御信号φMX
Nに変換する。これにより、マルチプレクサ15cにお
いて、確実に、電源電圧Vccおよび高電圧Vppの一
方を選択して、Nウェルバイアス電圧VWNを生成する
ことができる。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration of N well bias circuit 15 shown in FIG. In FIG. 9, N
The well bias circuit 15 generates a high voltage Vpp.
pp generating circuit 15a, level shifter 15b for converting the level of internal operation instruction signal φACT indicating an internal operation cycle, and switching control signal φ from level shifter 15b.
The high voltage Vp from the VPP generation circuit 15a according to MXN
multiplexer (MUX) 15c that selects one of p and power supply voltage Vcc to generate N-well bias voltage VWN
including. Internal operation instructing signal φACT is at power supply voltage Vcc.
And ground voltage GND (= Vss). The level shifter 15b converts the internal operation instruction signal φACT of the amplitude power supply voltage Vcc to the switching control signal φMX of the amplitude high voltage Vpp.
Convert to N Thereby, in the multiplexer 15c, one of the power supply voltage Vcc and the high voltage Vpp can be reliably selected to generate the N-well bias voltage VWN.

【0131】なお、高電圧Vppを発生するVpp発生
回路15aは、通常の、キャパシタのチャージポンプ動
作を利用する回路で構成される。また、レベルシフタ1
5bも、たとえば、通常のラッチ型のレベル変換回路を
使用して構成される。マルチプレクサ15cには、たと
えば、通常のトランスミッションゲートが用いられる。
The Vpp generating circuit 15a for generating the high voltage Vpp is composed of a normal circuit utilizing a charge pump operation of a capacitor. Also, level shifter 1
5b is also configured using, for example, a normal latch type level conversion circuit. For example, a normal transmission gate is used for multiplexer 15c.

【0132】また、内部動作指示信号φACTと切換制
御信号φMXNの論理レベルの対応関係は、内部動作指
示信号φACTが、スタンバイ状態およびアクティブ状
態を示すときの論理レベルに応じて適当に定められる。
The correspondence between the logic levels of internal operation instruction signal φACT and switching control signal φMXN is appropriately determined according to the logic level when internal operation instruction signal φACT indicates the standby state and the active state.

【0133】図10は、図7に示すPウェルバイアス回
路20の構成を概略的に示す図である。図10におい
て、Pウェルバイアス回路20は、負電圧VBBを発生
するVBB発生回路20aと、内部動作指示信号φAC
Tのレベル変換を行なうレベルシフタ20bと、レベル
シフタ20bからの切換制御信号φMXPに従って、接
地電圧GNDおよび負電圧VBBの一方を選択してPウ
ェルバイアス電圧VWPを生成するマルチプレクサ(M
UX)20cを含む。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of P-well bias circuit 20 shown in FIG. 10, P well bias circuit 20 includes a VBB generating circuit 20a for generating negative voltage VBB and an internal operation instruction signal φAC
A level shifter 20b for performing level conversion of T and a multiplexer (M) that selects one of ground voltage GND and negative voltage VBB to generate P-well bias voltage VWP according to switching control signal φMXP from level shifter 20b.
UX) 20c.

【0134】レベルシフタ20bは、電源電圧Vccと
接地電圧GNDの間で変化する内部動作指示信号φAC
Tを、電源電圧Vccと負電圧VBBの間で変化する切
換制御信号φMXPに変換する。この内部動作指示信号
φACTと切換制御信号φMXPの論理レベルの対応関
係は、内部動作指示信号φACTがスタンバイ状態にあ
るときの論理レベルおよびマルチプレクサ20cの構成
に応じて適当に定められる。スタンバイ状態時において
は、切換制御信号φMXPに従って、マルチプレクサ2
0cが、VBB発生回路20aからの負電圧VBBを選
択し、アクティブサイクル時においては、マルチプレク
サ20cが、切換制御信号φMXPに従って接地電圧G
NDを選択する。
Level shifter 20b provides an internal operation instructing signal φAC changing between power supply voltage Vcc and ground voltage GND.
T is converted into a switching control signal φMXP that changes between the power supply voltage Vcc and the negative voltage VBB. The correspondence between the logic levels of internal operation instruction signal φACT and switching control signal φMXP is appropriately determined according to the logic level when internal operation instruction signal φACT is in the standby state and the configuration of multiplexer 20c. In the standby state, the multiplexer 2 operates in accordance with the switching control signal φMXP.
0c selects negative voltage VBB from VBB generating circuit 20a, and in an active cycle, multiplexer 20c sets ground voltage GBB according to switching control signal φMXP.
Select ND.

【0135】VBB発生回路20aは、キャパシタのチ
ャージポンプ動作を利用するチャージポンプ回路で構成
され、またレベルシフタ20bは、たとえば、ラッチ型
のレベル変換回路で構成される。
VBB generating circuit 20a is formed of a charge pump circuit utilizing a charge pump operation of a capacitor, and level shifter 20b is formed of, for example, a latch type level conversion circuit.

【0136】なお、図5に示す構成においては、Pウェ
ル6およびNウェル5の電圧をともに動作サイクルに応
じて変更している。しかしながら、このPウェルおよび
Nウェルの一方のみ、そのバイアス電圧が動作サイクル
に応じて切換えられてもよい。
In the structure shown in FIG. 5, the voltages of P well 6 and N well 5 are both changed according to the operation cycle. However, the bias voltage of only one of the P well and the N well may be switched according to the operation cycle.

【0137】また、スタンバイ状態時においてオン状態
となるMISトランジスタの基板バイアスのみを深くす
るように構成されてもよい。
Further, only the substrate bias of the MIS transistor which is turned on in the standby state may be configured to be deep.

【0138】[変更例1]図11は、この発明の実施の
形態3の変更例1の構成を概略的に示す図である。図1
1において、4段のCMOSインバータ回路が示され
る。これらのCMOSインバータ回路は、PチャネルM
ISトランジスタPQ1−PQ4と、NチャネルMIS
トランジスタNQ1−NQ4を含む。MISトランジス
タPQ1−PQ4は、電源線21にソースが接続され、
またMISトランジスタNQ1−NQ4は、ソースが接
地線23に接続される。これらの電源線21および23
は、それぞれ、電源切換回路22および24に結合され
る。これらの電源切換回路22および24は、内部動作
指示信号φACTに従って、これらの電源線21および
接地線23上の電圧PVおよびNVの電圧レベルを変更
する。
[First Modification] FIG. 11 schematically shows a structure of a first modification of the third embodiment of the present invention. FIG.
1, a four-stage CMOS inverter circuit is shown. These CMOS inverter circuits have a P-channel M
IS transistors PQ1-PQ4 and N-channel MIS
It includes transistors NQ1-NQ4. The sources of the MIS transistors PQ1 to PQ4 are connected to the power supply line 21,
The sources of the MIS transistors NQ1-NQ4 are connected to the ground line 23. These power lines 21 and 23
Are coupled to power supply switching circuits 22 and 24, respectively. Power supply switching circuits 22 and 24 change the voltage levels of voltages PV and NV on power supply line 21 and ground line 23 according to internal operation instruction signal φACT.

【0139】図12は、この図11に示す半導体装置の
動作を示す信号波形図である。以下、図12を参照して
図11に示す半導体装置の動作について説明する。
FIG. 12 is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG. Hereinafter, the operation of the semiconductor device shown in FIG. 11 will be described with reference to FIG.

【0140】スタンバイ状態時においては、電源切換回
路22は、電源線21上の電圧PVとして接地電圧GN
Dを伝達し、また電源切換回路24は、接地線23に電
圧NVとして電源電圧Vccを伝達する。MISトラン
ジスタPQ1−PQ4は、そのソースが、接地電圧GN
Dを受け、それぞれのゲート電圧にかかわらず、オフ状
態となる。また、MISトランジスタNQ1−NQ4も
それぞれソースに、電源電圧Vccを受け、それぞれの
ゲートの電圧レベルにかかわらず、オフ状態となる。し
たがって、これらのMISトランジスタPQ1−PQ4
およびNQ1−NQ4においては、入力信号INの論理
レベルにかかわらずゲートトンネル電流はほとんど生じ
ない。
In the standby state, power supply switching circuit 22 supplies ground voltage GN as voltage PV on power supply line 21.
D, and power supply switching circuit 24 transmits power supply voltage Vcc to ground line 23 as voltage NV. MIS transistors PQ1-PQ4 have their sources connected to ground voltage GN.
In response to D, they are turned off regardless of the respective gate voltages. MIS transistors NQ1-NQ4 also receive power supply voltage Vcc at their sources, and are turned off regardless of the voltage level of each gate. Therefore, these MIS transistors PQ1-PQ4
And NQ1-NQ4, almost no gate tunnel current is generated regardless of the logic level of input signal IN.

【0141】アクティブサイクルが始まると、電源切換
回路22は、電源線21上の電圧PVとして電源電圧V
ccを伝達し、また電源切換回路24は、接地電圧GN
Dを接地線23上に電圧NVとして伝達する。したがっ
て、この状態においては、MISトランジスタPQ1−
PQ4およびNQ1−NQ4は、それぞれ電源電圧Vc
cおよび接地電圧GNDを両動作電源電圧とするCMO
Sインバータ回路として動作し、入力信号INに従って
出力信号OUTを生成する。このとき、MISトランジ
スタPQ1−PQ4およびNQ1−NQ4はすべてゲー
ト絶縁膜が薄い膜厚Tox1であり、高速動作を行なう
ことができる。
When the active cycle starts, power supply switching circuit 22 supplies power supply voltage V on power supply line 21 as power supply voltage V.
cc, and power supply switching circuit 24 supplies ground voltage GN
D is transmitted on ground line 23 as voltage NV. Therefore, in this state, MIS transistor PQ1-
PQ4 and NQ1-NQ4 are connected to power supply voltage Vc, respectively.
c and CMO using the ground voltage GND as both operating power supply voltages
It operates as an S inverter circuit and generates an output signal OUT according to the input signal IN. At this time, all of the MIS transistors PQ1-PQ4 and NQ1-NQ4 have thin gate insulating films Tox1 and can operate at high speed.

【0142】この図11に示す構成においてスタンバイ
状態時においてMOSトランジスタPQ1−PQ4のソ
ース電圧を接地電圧レベルとすることにより、これらの
MISトランジスタPQ1−PQ4の基板領域の空乏層
が広がり、ゲート絶縁膜に印加される電界が緩和され、
ゲートトンネル電流を抑制することができる。したがっ
て、これらのMISトランジスタPQ1−PQ4はいず
れも、入力信号INのスタンバイ状態時の論理レベルに
かかわらず、確実に、そのゲートトンネル電流が抑制さ
れる。またMISトランジスタNQ1−NQ4において
も、ソースが電源電圧Vccレベルのときには、ソース
/基板が深い逆バイアスとされ、空乏層が広がり、応じ
てこれらのMISトランジスタNQ1−NQ4のゲート
絶縁膜に印加される電界を緩和することができ、ゲート
トンネル電流を抑制することができる。MISトランジ
スタNQ1−NQ4およびPQ1−PQ4においてゲー
ト−ドレイン間にトンネル電流が流れる可能性がある
が、このゲート−ドレイン間のトンネル電流は、また、
これらの電源線21および接地線23の電圧PVおよび
NVをそれぞれスタンバイサイクル時接地電圧GNDお
よび電源電圧Vccに設定することにより抑制できる。
また、MISトランジスタPQ1−PQ4およびNQ1
−NQ4はそのしきい値電圧の絶対値が増加しており、
オフリーク電流も低減され、スタンバイ状態時における
消費電流を低減することができる。
In the structure shown in FIG. 11, by setting the source voltages of MOS transistors PQ1-PQ4 to the ground voltage level in the standby state, the depletion layer in the substrate region of MIS transistors PQ1-PQ4 expands, and the gate insulating film The electric field applied to
Gate tunnel current can be suppressed. Therefore, the gate tunnel current of each of MIS transistors PQ1-PQ4 is reliably suppressed regardless of the logic level of input signal IN in the standby state. Also in MIS transistors NQ1-NQ4, when the source is at the level of power supply voltage Vcc, the source / substrate is deeply reverse-biased, the depletion layer expands, and is applied to the gate insulating films of MIS transistors NQ1-NQ4 accordingly. The electric field can be reduced, and the gate tunnel current can be suppressed. In the MIS transistors NQ1-NQ4 and PQ1-PQ4, a tunnel current may flow between the gate and the drain.
Voltages PV and NV of power supply line 21 and ground line 23 can be suppressed by setting them to ground voltage GND and power supply voltage Vcc during the standby cycle, respectively.
MIS transistors PQ1-PQ4 and NQ1
-NQ4 has an increased absolute value of its threshold voltage,
Off-leak current is also reduced, so that current consumption in the standby state can be reduced.

【0143】一般に、ゲート−ソース間のバイアス状態
を通常動作時のバイアス状態よりも深い逆バイアス状態
に設定することにより、通常動作時において基板バイア
スを深くした状態と等価な状態が実現され、応じて、空
乏層を広くし、またしきい値電圧の絶対値を大きくし、
ゲートトンネル電流およびオフリーク電流を低減するこ
とができる。
In general, by setting the bias state between the gate and the source to a reverse bias state deeper than the bias state in the normal operation, a state equivalent to a state in which the substrate bias is deepened in the normal operation is realized. To increase the depletion layer and increase the absolute value of the threshold voltage,
Gate tunnel current and off-leak current can be reduced.

【0144】なお、電源切換回路22および24は、単
に内部動作指示信号φACTに従って、電源電圧Vcc
および接地電圧GNDの一方をそれぞれ電源線21およ
び接地線23へ伝達する構成を有していればよい。
Note that power supply switching circuits 22 and 24 simply supply power supply voltage Vcc in accordance with internal operation instructing signal φACT.
In addition, it is only necessary to have a configuration for transmitting one of ground voltage GND to power supply line 21 and ground line 23, respectively.

【0145】[変更例2]図13は、この発明の実施の
形態3の変更例2の構成を概略的に示す図である。この
図13に示す構成においては、電源線21に対して、内
部動作指示信号φACTに応答して電源線21の電圧を
切換える電源切換回路26が設けられ、また接地線23
に対しても、同様、内部動作指示信号φACTに従って
接地線23の電圧レベルを切換える電源切換回路28が
設けられる。電源切換回路26は、スタンバイサイクル
時においては、電源電圧Vccよりも低い電圧V1を電
源線21に伝達し、アクティブサイクル時(アクティブ
状態時)においては、電源線21に、電源電圧Vccを
伝達する。電源切換回路28は、スタンバイサイクル時
(スタンバイ状態時)においては、電圧V2を接地線2
3に伝達し、アクティブサイクル時においては、接地電
圧GNDを、接地線23に伝達する。他の構成は、図1
1に示す構成と同じであり、対応する部分には同一参照
番号を付す。
[Modification 2] FIG. 13 schematically shows a structure of a modification 2 of the embodiment 3 of the invention. In the configuration shown in FIG. 13, a power supply switching circuit 26 for switching the voltage of power supply line 21 in response to internal operation instruction signal φACT is provided for power supply line 21, and ground line 23 is provided.
Similarly, power supply switching circuit 28 for switching the voltage level of ground line 23 in accordance with internal operation instruction signal φACT is provided. Power supply switching circuit 26 transmits voltage V1 lower than power supply voltage Vcc to power supply line 21 during the standby cycle, and transmits power supply voltage Vcc to power supply line 21 during the active cycle (in the active state). . In a standby cycle (standby state), power supply switching circuit 28 applies voltage V2 to ground line 2.
3 in the active cycle, and transmits the ground voltage GND to the ground line 23. Another configuration is shown in FIG.
1, and corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

【0146】この図13に示す構成においては、電圧V
1は電源電圧Vccよりも低く、また電圧V2は接地電
圧GNDよりも高い電圧レベルである。これらの電圧V
1およびV2は互いに等しい電圧レベルであってもよ
い。
In the structure shown in FIG. 13, voltage V
1 is lower than the power supply voltage Vcc, and the voltage V2 is higher than the ground voltage GND. These voltages V
1 and V2 may be equal voltage levels.

【0147】この図13に示す半導体装置の構成におい
ては、図14の信号波形図に示すように、スタンバイ状
態時においては、電源線21の電圧PVは、電源電圧V
ccよりも低くなり、また接地線23の電圧NVも、接
地電圧GNDよりも高い電圧V2に設定される。MIS
トランジスタは、ソース電圧が変化した場合、そのゲー
ト−ソース間電圧が低くされているため、「基板効果」
と同様の効果が現われ、図15に示すように基板領域
(ウェル領域)に、空乏層が広がり、先のウェル電位を
変更するのと同様の効果を得ることができる。
In the configuration of the semiconductor device shown in FIG. 13, voltage PV of power supply line 21 is equal to power supply voltage V
cc, and the voltage NV of the ground line 23 is also set to a voltage V2 higher than the ground voltage GND. MIS
When the source voltage changes, the voltage between the gate and the source of the transistor is lowered, so that the "body effect"
As shown in FIG. 15, a depletion layer spreads in the substrate region (well region) as shown in FIG. 15, and the same effect as that of changing the well potential can be obtained.

【0148】したがって、特に、電圧V1およびV2
が、接地電圧GNDおよび電源電圧Vccと異なる電圧
レベルであっても、電圧V1およびV2が、スタンバイ
サイクル時、MISトランジスタPQ1−PQ4および
NQ1−NQ4の、ゲート−ソース間電圧を、アクティ
ブサイクル時に実現されるバイアス状態よりも深い逆バ
イアス状態に設定する電圧であれば同様、ゲートトンネ
ル電流は抑制することができる。
Therefore, in particular, the voltages V1 and V2
, The voltages V1 and V2 realize the gate-source voltages of MIS transistors PQ1-PQ4 and NQ1-NQ4 in the active cycle even in the active cycle, even if the voltage levels are different from ground voltage GND and power supply voltage Vcc. Similarly, the gate tunnel current can be suppressed as long as the voltage is set to a reverse bias state deeper than the applied bias state.

【0149】したがって、たとえば、電圧V1が負電圧
VBBであり、電圧V2が、高電圧VPPであっても、
同様の効果を得ることができる。電源切換回路26およ
び28の構成は、先の図9および図10に示す構成と同
様の構成を利用することができ、電圧V1およびV2の
極性/電圧レベルに応じて適当なレベルシフタが必要に
応じて用いられればよい。
Therefore, for example, even if voltage V1 is negative voltage VBB and voltage V2 is high voltage VPP,
Similar effects can be obtained. The configuration of power supply switching circuits 26 and 28 can use the same configuration as that shown in FIGS. 9 and 10, and an appropriate level shifter may be used as needed according to the polarity / voltage level of voltages V1 and V2. It should just be used.

【0150】以上のように、この発明の実施の形態3に
従えば、スタンバイ状態時において、基板PN接合を、
アクティブサイクル時よりも深い逆バイアス状態に設定
しており、空乏層をウェル領域(基板領域)に広げるこ
とができ、応じてゲート絶縁膜の印加電界を緩和でき、
トンネル電流を抑制することができる。また、この空乏
層容量により、ドレイン近傍に発生する電界が緩和さ
れ、応じてゲート−ドレイン間電界も緩和され、ゲート
−ドレイン間のトンネル電流も抑制することができる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, in the standby state, the substrate PN junction is
Since the reverse bias state is set deeper than during the active cycle, the depletion layer can be extended to the well region (substrate region), and the electric field applied to the gate insulating film can be reduced accordingly.
Tunnel current can be suppressed. In addition, the electric field generated near the drain is reduced by the depletion layer capacitance, the electric field between the gate and the drain is correspondingly reduced, and the tunnel current between the gate and the drain can be suppressed.

【0151】さらに、MISトランジスタのスタンバイ
状態時に空乏層を広くし、等価的にしきい値電圧の絶対
値を高くしており、オフリーク電流をも低減することが
できる。
Furthermore, when the MIS transistor is in the standby state, the depletion layer is widened, the absolute value of the threshold voltage is equivalently increased, and the off-leak current can be reduced.

【0152】いわゆるLDD(ライトリ・ドープトドレ
イン)構造を利用することにより、ドレイン電界を緩和
でき、応じてゲート−ドレイン間のトンネル電流をも抑
制することができる。
By using a so-called LDD (lightly doped drain) structure, the drain electric field can be reduced, and accordingly, the tunnel current between the gate and the drain can be suppressed.

【0153】なお、図15においては、電圧V1/V2
と電圧Vcc/GNDの間でソース電圧を切換えてい
る。電圧V1/V2印加時においては、基板領域SUB
において空乏層DPが広くなる。いずれの場合において
も、ソース領域SRと基板領域SUBの間のPN接合の
逆バイアスが深くなり、空乏層DPが広がるためであ
る。
In FIG. 15, the voltages V1 / V2
And the source voltage is switched between Vcc and GND. When the voltage V1 / V2 is applied, the substrate area SUB
, The depletion layer DP becomes wider. In either case, the reverse bias of the PN junction between the source region SR and the substrate region SUB becomes deep, and the depletion layer DP expands.

【0154】[実施の形態4]図16は、この発明の実
施の形態4に従う半導体装置の構成を概略的に示す図で
ある。この図16に示す構成においては、入力信号IN
のスタンバイサイクル時における論理レベルはLレベル
であり、予め定められている。この図16においては、
先の実施の形態3と同様、4段のCMOSインバータ回
路を示す。スタンバイサイクル時において、オン状態と
なるPチャネルMISトランジスタPQ1およびPQ3
は、そのバックゲート(基板領域)がNウェルバイアス
回路15からのバイアス電圧VWNを受けるNウェル5
に形成される。また、スタンバイサイクル時にオン状態
となるNチャネルMISトランジスタNQ2およびNQ
4も、Pウェルバイアス回路20からのウェルバイアス
電圧VWPを受けるPウェル6にバックゲートが形成さ
れる。
[Fourth Embodiment] FIG. 16 schematically shows a structure of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 16, input signal IN
The logic level in the standby cycle is L level and is predetermined. In FIG. 16,
Similar to the third embodiment, a four-stage CMOS inverter circuit is shown. P channel MIS transistors PQ1 and PQ3 which are turned on in the standby cycle
Is an N-well 5 whose back gate (substrate region) receives a bias voltage VWN from an N-well bias circuit 15.
Formed. N-channel MIS transistors NQ2 and NQ which are turned on during the standby cycle
4, a back gate is formed in the P well 6 receiving the well bias voltage VWP from the P well bias circuit 20.

【0155】一方、スタンバイサイクル時においてオフ
状態となるMISトランジスタPQ2、PQ4、NQ1
およびNQ3は、それぞれのバックゲートがそれぞれの
ソースに接続される。すなわち、MISトランジスタP
Q2およびPQ4のバックゲートが電源ノードに接続さ
れ、MISトランジスタNQ1およびNQ3のソースは
接地ノード2に接続される。Nウェルバイアス回路15
およびPウェルバイアス回路20は、先の図9および図
10に示す構成と同様の構成を有する。また、これらの
MISトランジスタPQ1−PQ4およびNQ1−NQ
4は、そのゲート絶縁膜は十分薄くされている(膜厚T
ox1)。
On the other hand, MIS transistors PQ2, PQ4, NQ1 which are turned off in the standby cycle
And NQ3 have their respective back gates connected to their respective sources. That is, the MIS transistor P
The back gates of Q2 and PQ4 are connected to the power supply node, and the sources of MIS transistors NQ1 and NQ3 are connected to ground node 2. N-well bias circuit 15
And P-well bias circuit 20 has the same configuration as the configuration shown in FIGS. Further, these MIS transistors PQ1-PQ4 and NQ1-NQ
4 is that the gate insulating film is made sufficiently thin (film thickness T
ox1).

【0156】次に、この図16に示す半導体装置の動作
を図17に示す信号波形図を参照して説明する。
Next, the operation of the semiconductor device shown in FIG. 16 will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0157】スタンバイサイクル時またはスタンバイ状
態時においては、入力信号INは接地電圧レベルのLレ
ベルであり、またNウェル5のウェルバイアス電圧VW
Nが、高電圧Vppレベルに設定される。Pウェル6の
ウェルバイアス電圧VWPは、負電圧VBBに設定され
る。PチャネルMISトランジスタPQ1およびPQ3
はそれぞれのゲートに、Lレベルの信号を受けていて
も、ウェルバイアス電圧VWNは高電圧Vppレベルで
あり、MISトランジスタPQ1およびPQ3のチャネ
ル領域においては空乏層が基板領域(Nウェル領域)に
広がっており、ゲートトンネル電流は十分に抑制され
る。また、NチャネルMISトランジスタNQ2および
NQ4も、Pウェル6のウェルバイアス電圧VWPが負
電圧VBBレベルであり、これらのMISトランジスタ
PQ2およびNQ4も、チャネル領域において空乏層が
広がっており、ゲートトンネル電流は生じない。
In a standby cycle or a standby state, input signal IN is at L level of the ground voltage level, and well bias voltage VW of N well 5 is applied.
N is set to the high voltage Vpp level. Well bias voltage VWP of P well 6 is set to negative voltage VBB. P-channel MIS transistors PQ1 and PQ3
, The well bias voltage VWN is at the high voltage Vpp level even if each gate receives an L level signal, and the depletion layer spreads over the substrate region (N well region) in the channel regions of MIS transistors PQ1 and PQ3. Therefore, the gate tunnel current is sufficiently suppressed. In N channel MIS transistors NQ2 and NQ4, well bias voltage VWP of P well 6 is at the level of negative voltage VBB. In these MIS transistors PQ2 and NQ4, the depletion layer is widened in the channel region, and the gate tunnel current is reduced. Does not occur.

【0158】アクティブ状態時においては、Nウェル5
のウェルバイアス電圧VWNが電源電圧Vccレベルに
設定され、またPウェル6のウェルバイアス電圧VWP
が、接地電圧GNDレベルに設定される。したがって、
MISトランジスタPQ1−PQ4は、同じバックゲー
トバイアスを受けて同一動作条件で動作し、またMIS
トランジスタNQ1−NQ4も、バックゲートバイアス
が同じでありアクティブ期間の動作時、同一動作条件で
高速で動作する。したがって、アクティブ状態時におい
ては、入力信号INに従って高速で出力信号OUTを生
成することができる。この図16に示す構成において、
Nウェルバイアス回路15およびPウェルバイアス回路
20は、図5の構成と比べて半数のMISトランジスタ
のウェル領域を駆動する。したがって、駆動すべきウェ
ル領域の面積が半減され、これらのNウェルバイアス回
路15およびPウェルバイアス回路20が駆動する負荷
が軽減され、応じて消費電流が低減される。
In the active state, N well 5
Is set to the level of power supply voltage Vcc, and well bias voltage VWP of P well 6 is
Are set to the level of the ground voltage GND. Therefore,
MIS transistors PQ1-PQ4 receive the same back gate bias and operate under the same operating conditions.
The transistors NQ1 to NQ4 also have the same back gate bias and operate at high speed under the same operating conditions during operation in the active period. Therefore, in the active state, output signal OUT can be generated at high speed in accordance with input signal IN. In the configuration shown in FIG.
The N-well bias circuit 15 and the P-well bias circuit 20 drive the well regions of half of the MIS transistors compared to the configuration of FIG. Therefore, the area of the well region to be driven is reduced by half, the load driven by N-well bias circuit 15 and P-well bias circuit 20 is reduced, and current consumption is correspondingly reduced.

【0159】[変更例1]図18は、この発明の実施の
形態4の変更例1の構成を概略的に示す図である。図1
8においては、入力信号INはスタンバイ時Lレベルで
ある。このスタンバイサイクル時オン状態となるMIS
トランジスタPQ1およびPQ3のソースが電源線21
に結合され、またスタンバイサイクル時オフ状態となる
MOSトランジスタPQ2およびPQ4のソースが、電
源ノード1に結合される。
[First Modification] FIG. 18 schematically shows a structure of a first modification of the fourth embodiment of the present invention. FIG.
In 8, the input signal IN is at the L level during standby. MIS that is turned on during this standby cycle
The sources of transistors PQ1 and PQ3 are connected to power supply line 21.
And the sources of MOS transistors PQ2 and PQ4 which are turned off in the standby cycle are coupled to power supply node 1.

【0160】同様、スタンバイサイクル時オン状態とな
るMISトランジスタNQ2およびNQ4のソースが、
接地線23に接続され、スタンバイサイクル時オフ状態
となるMISトランジスタNQ1およびNQ3のソース
が接地ノード2に接続される。電源線21へは、電源切
換回路26(または22)からの電圧PVが与えられ、
また接地線23へは、電源切換回路28(または24)
からの電圧NVが与えられる。電源切換回路26は、ス
タンバイサイクル時には、電源線21に電圧V1(また
は接地電圧GND)を電圧PVとして与え、また電源切
換回路28は、接地線23にスタンバイサイクル時、電
圧V2(または電源電圧Vcc)を与える。アクティブ
サイクル時において、電源切換回路26(または22)
は、電圧PVとして電源電圧Vccを与え、また電源切
換回路28(または24)は、アクティブサイクル時、
接地線23に電圧NVとして接地電圧GNDを与える。
これらの電源切換回路26(または22)および28
(または24)の構成は、図13および図11に示す構
成と同じである。このMISトランジスタPQ1−PQ
4およびNQ1−NQ4は、ゲート絶縁膜の膜厚Tox
1を有する。
Similarly, the sources of MIS transistors NQ2 and NQ4 which are turned on during the standby cycle are
The sources of MIS transistors NQ1 and NQ3 connected to ground line 23 and turned off in the standby cycle are connected to ground node 2. Voltage PV from power supply switching circuit 26 (or 22) is applied to power supply line 21,
A power supply switching circuit 28 (or 24) is connected to the ground line 23.
Is applied. Power supply switching circuit 26 applies voltage V1 (or ground voltage GND) to power supply line 21 as voltage PV during the standby cycle, and power supply switching circuit 28 applies voltage V2 (or power supply voltage Vcc) to ground line 23 during the standby cycle. )give. In the active cycle, power supply switching circuit 26 (or 22)
Supplies power supply voltage Vcc as voltage PV, and power supply switching circuit 28 (or 24)
A ground voltage GND is applied to the ground line 23 as the voltage NV.
These power supply switching circuits 26 (or 22) and 28
The configuration of (or 24) is the same as the configuration shown in FIGS. This MIS transistor PQ1-PQ
4 and NQ1-NQ4 are the film thickness Tox of the gate insulating film.
One.

【0161】この図18に示す構成においてスタンバイ
サイクル時においては、オン状態となるMISトランジ
スタPQ1およびPQ3のソースへ、アクティブサイク
ル時の電源電圧Vccよりも低い電圧(接地電圧または
電圧V1)が与えられる。したがって、これらのMIS
トランジスタPQ1およびPQ3が、オフ状態となり
(空乏層が広がり)、ゲートトンネル電流が抑制され
る。同様、MISトランジスタNQ2およびNQ4も、
スタンバイサイクル時においては、それぞれのソース
に、電源電圧または電圧V2が与えられ、オフ状態とな
る(空乏層が広がる)。したがって、これらのMISト
ランジスタNQ2およびNQ4においても、ゲートトン
ネル電流を十分抑制することができる。
In the configuration shown in FIG. 18, in the standby cycle, a voltage (ground voltage or voltage V1) lower than power supply voltage Vcc in the active cycle is applied to the sources of MIS transistors PQ1 and PQ3 which are turned on. . Therefore, these MIS
Transistors PQ1 and PQ3 are turned off (the depletion layer expands), and gate tunnel current is suppressed. Similarly, MIS transistors NQ2 and NQ4
In the standby cycle, each source is supplied with the power supply voltage or the voltage V2, and is turned off (the depletion layer expands). Therefore, also in MIS transistors NQ2 and NQ4, the gate tunnel current can be sufficiently suppressed.

【0162】アクティブサイクル時においては、電源切
換回路26(または22)は、電圧PVとして電源電圧
Vccを電源線21に供給し、また電源切換回路28
(または24)は、電圧NVとして接地電圧GNDを接
地線23へ伝達する。したがって、この状態において
は、MISトランジスタPQ1−PQ4およびNQ1−
NQ4が同一動作条件で動作し、高速で入力信号INに
従って出力信号OUTを変化させる。
In the active cycle, power supply switching circuit 26 (or 22) supplies power supply voltage Vcc as voltage PV to power supply line 21, and power supply switching circuit 28
(Or 24) transmits the ground voltage GND to the ground line 23 as the voltage NV. Therefore, in this state, MIS transistors PQ1-PQ4 and NQ1-
NQ4 operates under the same operating conditions, and changes output signal OUT according to input signal IN at high speed.

【0163】この図18に示すように、スタンバイサイ
クル時の入力信号INの論理レベルが予め定められてい
る場合には、オン状態となるべきMISトランジスタ
を、そのソースバイアスを深くして、オフ状態に設定す
ることにより、スタンバイ状態時におけるゲートトンネ
ル電流を十分に抑制することができる。
As shown in FIG. 18, when the logic level of input signal IN in the standby cycle is predetermined, the MIS transistor to be turned on is turned on by increasing its source bias and turning off the MIS transistor. By setting to, the gate tunnel current in the standby state can be sufficiently suppressed.

【0164】[実施の形態5]図19は、この発明の実
施の形態5に従う半導体装置の構成を概略的に示す図で
ある。この図19においては、電源電圧Vccを受ける
主電源線30にスイッチングトランジスタSWaを介し
て副電源線32が接続される。スイッチングトランジス
タSWaは、制御クロック信号φに応答してスタンバイ
サイクル時オフ状態となり、アクティブサイクル時にオ
ン状態となる。また、接地電圧GND(Vss)を受け
る主接地線34が設けられ、この主接地線34は、副接
地線36にスイッチングトランジスタSWbを介して接
続される。スイッチングトランジスタSWbは制御クロ
ック信号/φに応答して、スイッチングトランジスタS
Waと同様、スタンバイ状態時にオフ状態、アクティブ
状態時にオン状態となる。
[Fifth Embodiment] FIG. 19 schematically shows a structure of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 19, sub power supply line 32 is connected to main power supply line 30 receiving power supply voltage Vcc via switching transistor SWa. Switching transistor SWa is turned off in the standby cycle in response to control clock signal φ, and turned on in the active cycle. Further, a main ground line 34 receiving ground voltage GND (Vss) is provided. This main ground line 34 is connected to sub-ground line 36 via switching transistor SWb. Switching transistor SWb responds to control clock signal / φ to switch transistor Sb.
As in the case of Wa, it is turned off in the standby state and turned on in the active state.

【0165】この主/副電源線および主/副接地線の階
層電源構成に対し、論理回路を構成するCMOSインバ
ータ回路が配置される。入力信号INは、スタンバイ状
態時においては、論理Lレベルに固定される。入力信号
INをたとえば4段のCMOSインバータ回路で受け
る。これらのCMOSインバータ回路は、PチャネルM
ISトランジスタPQa−PQdと、NチャネルMIS
トランジスタNQa−NQdを含む。スタンバイ状態時
においてオン状態となるMISトランジスタPQaおよ
びPQcは、そのゲート絶縁膜の膜厚を厚く(膜厚To
x2)設定しかつソースを主電源線30に接続する。一
方、スタンバイ状態時においてオフ状態となるMISト
ランジスタPQbおよびPQdは、そのゲート絶縁膜の
膜厚をTox1と薄くし、かつソースを副電源線32に
接続する。
For the hierarchical power supply structure of the main / sub power supply line and the main / sub ground line, a CMOS inverter circuit forming a logic circuit is arranged. Input signal IN is fixed at a logic L level in the standby state. Input signal IN is received by, for example, a four-stage CMOS inverter circuit. These CMOS inverter circuits have a P-channel M
IS transistor PQa-PQd and N-channel MIS
Includes transistors NQa-NQd. The MIS transistors PQa and PQc which are turned on in the standby state have a thick gate insulating film (thickness To).
x2) Set and connect the source to the main power supply line 30. On the other hand, MIS transistors PQb and PQd that are turned off in the standby state have their gate insulating films as thin as Tox1 and have their sources connected to sub-power supply line 32.

【0166】NチャネルMISトランジスタについて
も、スタンバイ状態時オン状態となるMISトランジス
タNQbおよびNQdは、そのゲート絶縁膜の膜厚をT
ox2に設定しかつそれぞれのソースを主接地線34に
接続する。スタンバイ状態時においてオフ状態となるM
ISトランジスタNQaおよびNQcは、ゲート絶縁膜
膜厚がTox1に設定されかつソースが副接地線36に
接続される。
As for the N-channel MIS transistor, the MIS transistors NQb and NQd which are turned on in the standby state have a gate insulating film having a thickness of T.
ox2 and connect each source to the main ground line 34. M that is off in standby mode
In IS transistors NQa and NQc, the gate insulating film thickness is set to Tox1, and the sources are connected to sub-ground line.

【0167】膜厚Tox2は膜厚Tox1よりも大き
く、したがって、MISトランジスタPQaおよびPQ
cは、MISトランジスタPQbおよびPQdよりも、
ゲートトンネル障壁が大きく、またMISトランジスタ
NQbおよびNQdは、MISトランジスタNQaおよ
びNQcよりもゲートトンネル障壁が大きい。次に、図
19に示す半導体装置の動作を図20に示す信号波形図
を参照して説明する。
The film thickness Tox2 is larger than the film thickness Tox1, so that the MIS transistors PQa and PQa
c is larger than MIS transistors PQb and PQd.
The gate tunnel barrier is large, and MIS transistors NQb and NQd have a larger gate tunnel barrier than MIS transistors NQa and NQc. Next, the operation of the semiconductor device shown in FIG. 19 will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0168】スタンバイ状態時においては、入力信号I
NはLレベルに設定され、また制御クロック信号φがH
レベル(電源電圧Vccレベル)であり、また制御クロ
ック信号/φが接地電圧GNDレベルのLレベルであ
る。したがってスイッチングトランジスタSWaおよび
SWbがオフ状態となり、主電源線30は副電源線32
と切り離され、また副接地線36が主接地線34と切り
離される。この状態においては、主電源線30から副電
源線32へスイッチングトランジスタSWaを介してオ
フリーク電流Ioffが流れ、また副接地線36から主
接地線34へ、スイッチングトランジスタSWbを介し
てオフリーク電流Ioffが流れる。CMOSインバー
タ回路においては、MISトランジスタPQa、PQ
c、NQbおよびNQdがオン状態である。しかしなが
ら、これらのオン状態のMISトランジスタPQa,P
Qc,NQb,NQdは、ゲート絶縁膜膜厚がTox2
でありゲートトンネル電流は十分に抑制される。一方、
オフ状態のMISトランジスタPQb、PQd、NQa
およびNQcにおいては、ゲート絶縁膜膜厚がTox1
であるものの、それぞれオフ状態(蓄積状態)であり、
ゲートトンネル電流はほとんど生じない。これらのMI
SトランジスタPQb,PQd,NQaおよびNQcに
おいては、オフリーク電流がドレイン−ソース間を流れ
る。
In the standby state, input signal I
N is set to L level, and control clock signal φ is set to H level.
Level (power supply voltage Vcc level), and control clock signal / φ is at L level of ground voltage GND level. Therefore, switching transistors SWa and SWb are turned off, and main power supply line 30 is connected to sub-power supply line 32.
And the auxiliary ground line 36 is separated from the main ground line 34. In this state, off-leak current Ioff flows from main power supply line 30 to sub-power supply line 32 via switching transistor SWa, and off-leakage current Ioff flows from sub-ground line 36 to main ground line 34 via switching transistor SWb. . In the CMOS inverter circuit, MIS transistors PQa, PQ
c, NQb and NQd are on. However, these on-state MIS transistors PQa, PQa, P
Qc, NQb, and NQd have a gate insulating film thickness of Tox2.
Therefore, the gate tunnel current is sufficiently suppressed. on the other hand,
Off-state MIS transistors PQb, PQd, NQa
And NQc, the gate insulating film thickness is Tox1
, But each is in the off state (accumulation state),
Almost no gate tunnel current occurs. These MI
In S transistors PQb, PQd, NQa and NQc, an off-leak current flows between the drain and the source.

【0169】しかしながら、これらのオフリーク電流
は、スイッチングトランジスタSWaおよびSWbによ
り抑制され、副電源線32上の電源電圧Vccsは、こ
のオフリーク電流および僅かなゲートトンネル電流によ
り、電源電圧Vccよりも低い電圧レベルとなる。一
方、副接地線36上の電圧Vsssは、オフリーク電流
/ゲートトンネル電流により、GNDよりも高い電圧レ
ベルとなる。これらの電圧VccsおよびVsssは、
スイッチングトランジスタSWaおよびSWbと、MI
SトランジスタPQa−PQdおよびNQa−NQdを
介して流れるオフリーク電流/ゲートトンネル電流が平
衡した電圧レベルで安定化する。
However, these off-leak currents are suppressed by switching transistors SWa and SWb, and power supply voltage Vccs on sub power supply line 32 has a voltage level lower than power supply voltage Vcc due to the off-leak current and a slight gate tunnel current. Becomes On the other hand, the voltage Vsss on the sub-ground line 36 has a voltage level higher than GND due to the off-leak current / gate tunnel current. These voltages Vccs and Vsss are:
Switching transistors SWa and SWb and MI
Off-leak current / gate tunnel current flowing through S transistors PQa-PQd and NQa-NQd are stabilized at a balanced voltage level.

【0170】したがって、この副電源線32上の電圧V
ccsが電源電圧Vccよりも低く、また副接地線36
上の電圧Vsssも接地電圧GNDよりも高い電圧レベ
ルであり、スタンバイ状態時においてオフ状態となるM
ISトランジスタPQb,PQd,NQaおよびNQc
のゲート−ソース間電圧は、逆バイアス状態となり、十
分に、ソース−ドレイン間のオフリーク電流が抑制され
る。したがって、ゲートトンネル電流の抑制およびソー
ス−ドレイン間のオフリーク電流両者を確実に抑制し
て、スタンバイ状態時における消費電流を十分に低減す
ることができる。
Therefore, voltage V on sub power supply line 32
ccs is lower than power supply voltage Vcc, and
The upper voltage Vsss is also at a voltage level higher than the ground voltage GND, and M is turned off in the standby state.
IS transistors PQb, PQd, NQa and NQc
Is in a reverse bias state, and the source-drain off-leakage current is sufficiently suppressed. Therefore, both the suppression of the gate tunnel current and the off-leak current between the source and the drain can be reliably suppressed, and the current consumption in the standby state can be sufficiently reduced.

【0171】また、この図19に示す半導体装置の構成
においては、オン状態となるゲート絶縁膜膜厚の厚いM
ISトランジスタPQa,PQc,NQbおよびNQd
は、ソースが主電源線30および主接地線34にそれぞ
れ接続されており、各CMOSインバータ回路の出力電
圧レベルは電源電圧Vccおよび接地電圧GNDレベル
に確定されており、不定状態は生じない。したがってス
タンバイ状態からアクティブ状態への移行時、高速で、
ゲート絶縁膜の膜厚の薄いMISトランジスタにより、
入力信号INの変化に従って出力信号OUTを、論理不
定状態を生じさせることなく、確実に確定状態へ駆動す
ることができる。
In the structure of the semiconductor device shown in FIG. 19, the gate insulating film which is turned on has a large thickness.
IS transistors PQa, PQc, NQb and NQd
Have their sources connected to the main power supply line 30 and the main ground line 34, respectively, and the output voltage level of each CMOS inverter circuit is fixed at the power supply voltage Vcc and the ground voltage GND level, so that an undefined state does not occur. Therefore, when transitioning from the standby state to the active state,
By the MIS transistor with a thin gate insulating film,
The output signal OUT can be reliably driven to the defined state without causing the logic undefined state according to the change of the input signal IN.

【0172】このアクティブサイクル移行時において
は、スイッチングトランジスタSWaおよびSWbがオ
ン状態となっており、その大きな電流駆動力により、主
電源線30から副電源線32へ電流を供給し、電圧Vc
csを高速で電源電圧Vccレベルに復帰させ、また主
接地線34と副接地線36とを接続して、電圧Vsss
を、接地電圧GNDレベルに高速で復帰させることがで
き、高速で、アクティブサイクル時動作して入力信号I
Nの変化に従って出力信号OUTを確定状態へ駆動する
ことができる。
At the time of transition to the active cycle, switching transistors SWa and SWb are in the ON state, and a current is supplied from main power supply line 30 to sub-power supply line 32 by the large current driving force, and voltage Vc
cs is returned to the level of the power supply voltage Vcc at a high speed.
Can be returned to the ground voltage GND level at a high speed, and can operate at a high speed in an active cycle to input signal I
The output signal OUT can be driven to a definite state according to the change of N.

【0173】スイッチングトランジスタSWaおよびS
Wbは、オフ状態時におけるオフリーク電流およびゲー
トトンネル電流をできるだけ小さくするために、そのし
きい値電圧の絶対値が大きくされまたゲートトンネル障
壁が高くされる。ただし、オン状態時における電流駆動
力は、このCMOSインバータ回路を高速で駆動するた
め十分大きくされる。
Switching transistors SWa and S
In order to minimize the off-leak current and the gate tunnel current in the off state, the absolute value of the threshold voltage of Wb is increased and the gate tunnel barrier is increased. However, the current driving force in the ON state is made sufficiently large to drive this CMOS inverter circuit at high speed.

【0174】図21(A)−(C)は、スイッチングト
ランジスタSWaおよびSWbの構成の一例を示す図で
ある。図21(A)においては、ソース領域Sとドレイ
ン領域Dの間のチャネル領域の不純物濃度を高くするた
め、チャネル不純物ドープを高濃度に設定し、しきい値
電圧の絶対値Vthを高くする。
FIGS. 21A to 21C are diagrams showing an example of the configuration of the switching transistors SWa and SWb. In FIG. 21A, in order to increase the impurity concentration in the channel region between the source region S and the drain region D, the channel impurity doping is set to a high concentration, and the absolute value Vth of the threshold voltage is increased.

【0175】図21(B)の構成においては、スイッチ
ングトランジスタSW(SWa,SWb)において、ゲ
ートG下の絶縁膜の膜厚を膜厚Tox3と厚く設定す
る。このゲート絶縁膜膜厚Tox3は、膜厚Tox2以
上の膜厚である。これにより、スイッチングトランジス
タSWa,SWbのしきい値電圧の絶対値を大きくし、
また、ゲートトンネル障壁を高くする。
In the configuration of FIG. 21B, in the switching transistor SW (SWa, SWb), the thickness of the insulating film below the gate G is set to be as thick as Tox3. The gate insulating film thickness Tox3 is equal to or greater than the film thickness Tox2. This increases the absolute value of the threshold voltage of the switching transistors SWa and SWb,
Also, increase the gate tunnel barrier.

【0176】また、図21(C)に示すように、基板領
域(ウェル領域)へ印加されるバイアス電圧Vbias
を、他のMISトランジスタよりも深くし、しきい値電
圧の絶対値を大きくし、またゲートトンネル障壁を高く
する。これらの図21(A)−(C)のいずれの構成が
用いられてもよく、スイッチングトランジスタSWaお
よびSWbのしきい値電圧の絶対値Vthが高くされ、
オフリーク電流/ゲートトンネル電流が十分に抑制され
ればよい。
Further, as shown in FIG. 21C, a bias voltage Vbias applied to the substrate region (well region)
Is deeper than other MIS transistors, the absolute value of the threshold voltage is increased, and the gate tunnel barrier is increased. Any of these configurations shown in FIGS. 21A to 21C may be used, and the absolute value Vth of the threshold voltage of switching transistors SWa and SWb is increased.
It suffices if the off-leak current / gate tunnel current is sufficiently suppressed.

【0177】スタンバイサイクルからアクティブサイク
ルへの移行時においては、ゲート絶縁膜膜厚の薄いMI
Sトランジスタがオフ状態からオン状態へ高速で移行
し、各CMOSインバータ回路の出力信号を変化させる
ため、たとえば、ダイナミック型半導体記憶装置(DR
AM等)におけるアクセス時間の増大などの問題は生じ
ない。
At the time of transition from the standby cycle to the active cycle, MI having a small gate insulating film thickness is used.
For example, in order to change the output signal of each CMOS inverter circuit from the off state to the on state at a high speed and change the output signal of each CMOS inverter circuit, for example, a dynamic semiconductor memory device (DR)
A problem such as an increase in access time in AM or the like does not occur.

【0178】以上のように、この発明の実施の形態5に
従えば、階層電源構成を利用し、かつスタンバイ状態時
にオン状態となるMISトランジスタはゲート絶縁膜膜
厚を厚くしかつそのソースを主電源線/主接地線に接続
するとともに、スタンバイ状態時(スタンバイサイクル
時)オフ状態となるMISトランジスタのゲート絶縁膜
を薄くしかつそのソースを副電源線/副接地線に接続し
ており、スタンバイ状態時のオフリーク電流/ゲートト
ンネル電流を十分に抑制することができスタンバイ時の
消費電流を低減できる。またアクセスサイクル移行時に
おいては、ゲート絶縁膜膜厚の薄いMISトランジスタ
がオフ状態からオン状態へ移行し、またスタンバイ状態
時において各回路の出力信号電圧レベルは確定状態にあ
り、出力信号が不確定状態を経ることなく高速で確定状
態へ駆動され、高速で出力信号を入力信号に応じて変化
させることができ、アクティブサイクル時の高速動作性
は十分に保証される。
As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, the MIS transistor utilizing the hierarchical power supply structure and turned on in the standby state has a thick gate insulating film and mainly uses the source thereof. The gate insulating film of the MIS transistor which is connected to the power supply line / main ground line and turned off in the standby state (during the standby cycle) is thinned and its source is connected to the sub power supply line / sub ground line. Off leak current / gate tunnel current in the state can be sufficiently suppressed, and current consumption in the standby state can be reduced. At the time of transition to the access cycle, the MIS transistor having a small gate insulating film thickness transitions from the off state to the on state. In the standby state, the output signal voltage level of each circuit is in a definite state, and the output signal is indefinite. It is driven to the defined state at a high speed without passing through the state, and the output signal can be changed at a high speed in accordance with the input signal, and the high-speed operability in the active cycle is sufficiently ensured.

【0179】[実施の形態6]図22は、この発明の実
施の形態6に従う半導体装置の構成を概略的に示す図で
ある。この図22に示す半導体装置においても、階層電
源構成が用いられ、主電源線30、副電源線32、副接
地線36および主接地線34が配置される。これらの階
層電源上の電圧を動作電源電圧として論理回路40が、
入力信号INに所定の処理を施して出力信号OUTを生
成する。入力信号INは、スタンバイ状態時において
は、Lレベルである。したがって論理回路40において
は、先の図19に示す構成と同様、スタンバイ状態時に
おいてオン状態となるMISトランジスタPQaおよび
PQcは、そのゲート絶縁膜膜厚が厚く(膜厚Tox
2)され、また主電源線30にそれぞれのソースが接続
され、またMISトランジスタNQbおよびNQdにお
いて、そのゲート絶縁膜が厚くされ、主接地線34にそ
れぞれのソースが接続される。スタンバイ状態時におい
てオフ状態となりオフリーク電流を生じさせる可能性の
あるMISトランジスタPQbおよびPQdならびにN
QaおよびNQcについては、それぞれのゲート絶縁膜
はシリコン酸化膜の膜厚3nmに相当する膜厚Tox1
と薄くされ、高速動作性を保証する。これらのMISト
ランジスタPQbおよびPQdは、それぞれのソースが
副電源線32に接続され、またMISトランジスタNQ
aおよびNQcは、それぞれのソースが、副接地線36
に接続される。
[Sixth Embodiment] FIG. 22 schematically shows a structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. Also in the semiconductor device shown in FIG. 22, a hierarchical power supply structure is used, and main power supply line 30, sub power supply line 32, sub ground line 36, and main ground line 34 are arranged. The logic circuit 40 uses the voltages on these hierarchical power supplies as operating power supply voltages,
A predetermined process is performed on the input signal IN to generate an output signal OUT. Input signal IN is at the L level in the standby state. Therefore, in the logic circuit 40, similarly to the configuration shown in FIG. 19, the MIS transistors PQa and PQc which are turned on in the standby state have a thick gate insulating film (thickness Tox).
2) The respective sources are connected to the main power supply line 30, and the gate insulating films of the MIS transistors NQb and NQd are thickened, and the respective sources are connected to the main ground line 34. MIS transistors PQb and PQd and N which are turned off in the standby state and may cause off-leakage current
As for Qa and NQc, each gate insulating film has a thickness Tox1 corresponding to a thickness of 3 nm of a silicon oxide film.
And thin, guarantee high-speed operation. Sources of these MIS transistors PQb and PQd are connected to the sub power supply line 32, and MIS transistors NQ
a and NQc have respective sources connected to the auxiliary ground line 36.
Connected to.

【0180】副電源線32はスイッチングトランジスタ
SWaを介して主電源線30に接続され、また副接地線
36はスイッチングトランジスタSWbを介して主接地
線34に接続される。これらの構成は、図19に示す構
成と同じである。この図22に示す実施の形態6に従う
半導体装置は、さらに、この論理回路40およびスイッ
チングトランジスタSWaおよびSWbのレプリカ回路
を含み、スタンバイ状態時、制御クロック信号φおよび
/φに従って副電源線32および副接地線36の電圧レ
ベルを所定電圧レベルに駆動する電圧調節回路42が設
けられる。
Sub power supply line 32 is connected to main power supply line 30 via switching transistor SWa, and sub ground line 36 is connected to main ground line 34 via switching transistor SWb. These components are the same as those shown in FIG. The semiconductor device according to the sixth embodiment shown in FIG. 22 further includes a logic circuit 40 and a replica circuit of switching transistors SWa and SWb. A voltage adjusting circuit is provided for driving the voltage level of the ground line to a predetermined voltage level.

【0181】この電圧調節回路42は、その構成は後に
詳細に説明するが、スタンバイ状態時において副電源線
32および副接地線36の平衡状態の電圧を生成し、ス
タンバイ状態移行時に、高速で、副電源線32および副
接地線36の電圧レベルを安定状態へ駆動する。したが
って、アクティブサイクル移行時において、副電源線3
2および副接地線36の電圧レベルが、スタンバイサイ
クル時間が不十分で不安定な状態となるのを防止でき、
応じて、アクティブサイクル開始後高速で内部動作を開
始させることができる。
The voltage adjusting circuit 42 generates a balanced voltage of the sub-power supply line 32 and the sub-ground line 36 in the standby state, and has a high speed at the transition to the standby state. The voltage levels of sub power supply line 32 and sub ground line 36 are driven to a stable state. Therefore, at the time of transition to the active cycle, the sub power supply line 3
2 and the voltage level of the auxiliary ground line 36 can be prevented from becoming unstable due to insufficient standby cycle time,
Accordingly, the internal operation can be started at a high speed after the start of the active cycle.

【0182】図23に示すように、アクティブサイクル
時においては、スイッチングトランジスタSWaおよび
SWbはともにオン状態であり、副電源線32上の電圧
Vccsは電源電圧Vccレベルにあり、また副接地線
36上の電圧Vsssが、接地電圧Vssのレベルにあ
る。
As shown in FIG. 23, in the active cycle, switching transistors SWa and SWb are both on, voltage Vccs on sub power supply line 32 is at the level of power supply voltage Vcc, and the voltage on sub ground line 36 is Is at the level of the ground voltage Vss.

【0183】図23において、時刻t0においてスタン
バイサイクルに入ると、スイッチングトランジスタSW
aおよびSWbはともにオフ状態となる。スイッチング
トランジスタSWaおよびSWbには、オフリーク電流
が流れる。一方、論理回路40においては、MISトラ
ンジスタPQbおよびPQdのオフリーク電流(および
トンネルリーク電流)により、副電源線32の電流を消
費する。したがって、この副電源線32上の電圧Vcc
sは、スイッチングトランジスタSWaが供給するリー
ク電流(オフリーク電流およびゲートトンネル電流)
と、これらのMISトランジスタPQbおよびPQdを
流れるリーク電流が平衡した状態の電圧レベルへ緩やか
に変化する。同様、副接地線36においても、電圧Vs
ssは、MISトランジスタNQaおよびNQcを流れ
るリーク電流と、スイッチングトランジスタSWbを流
れるリーク電流が釣り合った状態の電圧レベルへ移行す
る。この電圧VccsおよびVsssの平衡電圧Vce
およびVseへの移行には、リーク電流のため長時間を
要し、時刻t1において、これらの電圧Vccsおよび
Vsssが平衡電圧VceおよびVseにそれぞれ到達
する。
Referring to FIG. 23, when a standby cycle is entered at time t0, switching transistor SW
a and SWb are both turned off. An off-leak current flows through the switching transistors SWa and SWb. On the other hand, in logic circuit 40, the current of sub power supply line 32 is consumed by the off-leak current (and tunnel leak current) of MIS transistors PQb and PQd. Therefore, voltage Vcc on sub power supply line 32
s is the leak current (off-leak current and gate tunnel current) supplied by the switching transistor SWa
Then, the leakage current flowing through MIS transistors PQb and PQd gradually changes to a voltage level in a state of equilibrium. Similarly, the voltage Vs
ss shifts to a voltage level where the leakage current flowing through the MIS transistors NQa and NQc and the leakage current flowing through the switching transistor SWb are balanced. Balanced voltage Vce of these voltages Vccs and Vsss
The transition to Vse and Vse takes a long time due to the leak current, and at time t1, these voltages Vccs and Vsss reach balanced voltages Vce and Vse, respectively.

【0184】スタンバイサイクルからアクティブサイク
ル移行時において、比較的大きな電流駆動能力を有する
スイッチングトランジスタSWaおよびSWbにより、
副電源線32および副接地線36の電圧は、それぞれ電
源電圧Vccおよび接地電圧Vssに復帰する。しかし
ながら、スタンバイサイクルに入り、時刻t1の前に、
再びアクティブサイクルが始まったとき、このアクティ
ブサイクル移行時の副電源線32および副接地線36の
電圧VccsおよびVsssの電圧レベルが過渡状態時
の電圧レベルであり、アクティブサイクル移行時の出発
電圧レベルが異なり、したがって、副電源線および副接
地線の電圧レベルの回復に要する時間が、電圧Vccs
およびVsssの電圧レベルに応じて異なる。したがっ
て、アクティブサイクル移行後、副電源線32上の電圧
Vccsおよび副接地線36上の電圧Vsssが、確定
状態となる時間がばらつき、トランジスタの動作速度が
異なり、内部の動作タイミングのずれにより、誤動作が
生じる可能性がある。
At the time of transition from the standby cycle to the active cycle, switching transistors SWa and SWb having a relatively large current driving capability provide
The voltages on sub power supply line 32 and sub ground line 36 return to power supply voltage Vcc and ground voltage Vss, respectively. However, before entering the standby cycle and before time t1,
When the active cycle starts again, the voltage levels of voltages Vccs and Vsss of sub-power supply line 32 and sub-ground line 36 at the time of transition to the active cycle are the voltage levels in the transient state, and the starting voltage level at the time of transition to the active cycle is Therefore, the time required to recover the voltage levels of the sub power supply line and the sub ground line is different from the voltage Vccs
And Vsss. Therefore, after the transition to the active cycle, the time during which the voltage Vccs on the sub-power supply line 32 and the voltage Vsss on the sub-ground line 36 are in a definite state varies, the operation speed of the transistor differs, and a malfunction occurs due to a shift in internal operation timing. May occur.

【0185】そこで、図22に示すように電圧調節回路
42により、常時、平衡電圧VceおよびVseを生成
し、強制的に、これらの副電源線32および副接地線3
6の電圧をスタンバイサイクル移行後短時間で平衡電圧
VceおよびVseに駆動する。これにより、スタンバ
イサイクル移行後、電圧VccsおよびVsssが、平
衡状態に到達する時間Ttが等価的に短縮され、アクテ
ィブサイクル移行時の電圧VccsおよびVsssの出
発電圧レベルを同一とすることができ、アクティブサイ
クル移行時の電源電圧の回復時間のばらつきをなくし、
正確かつ安定な内部回路動作を保証する。
Therefore, as shown in FIG. 22, the voltage adjusting circuit 42 constantly generates the balanced voltages Vce and Vse, and forcibly forces these sub-power supply lines 32 and sub-ground lines 3
6 is driven to the equilibrium voltages Vce and Vse shortly after the transition to the standby cycle. Thereby, after transition to the standby cycle, the time Tt at which the voltages Vccs and Vsss reach an equilibrium state is equivalently shortened, and the starting voltage levels of the voltages Vccs and Vsss at the transition to the active cycle can be made the same. Eliminate variations in the recovery time of the power supply voltage during cycle transition,
Ensure accurate and stable internal circuit operation.

【0186】図24は、図22に示す電圧調節回路42
の構成を示す図である。図24において、電圧調節回路
42は、平衡電圧VceおよびVseを生成するレプリ
カ回路42aと、レプリカ回路42aからの平衡電圧V
ceに対応する基準電圧Vref1とノード42hの電
圧を差動増幅する差動増幅器42bと、レプリカ回路4
2aからの平衡電圧Vseに相当する基準電圧Vref
2とノード42iの電圧とを差動増幅する差動増幅器4
2cと、制御クロック信号φおよび/φに応答してスタ
ンバイサイクル時オン状態となり、ノード42h上の電
圧を副電源線32上に伝達するトランスミッションゲー
ト42dと、制御クロック信号φおよび/φに応答して
トランスミッションゲート42dと同相で導通し、ノー
ド42i上の電圧を副接地線36上に伝達するトランス
ミッションゲート42eを含む。
FIG. 24 is a circuit diagram showing the voltage adjustment circuit 42 shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of FIG. 24, a voltage adjustment circuit 42 includes a replica circuit 42a for generating balanced voltages Vce and Vse, and a balanced voltage Vce from replica circuit 42a.
a differential amplifier 42b for differentially amplifying the reference voltage Vref1 corresponding to ce and the voltage of the node 42h;
Reference voltage Vref corresponding to balanced voltage Vse from 2a
Differential amplifier 4 that differentially amplifies the voltage of node 2 and the voltage of node 42i
2c, ON state in a standby cycle in response to control clock signals φ and / φ, transmission gate 42d transmitting the voltage on node 42h onto sub power supply line 32, and control clock signals φ and / φ. And transmission gate 42e conducting in the same phase as transmission gate 42d and transmitting the voltage on node 42i onto sub-ground line 36.

【0187】差動増幅器42bは、レプリカ回路42a
の出力ノード42f上の基準電圧Vref1と、ノード
42h上の電圧とを差動増幅し、その差動増幅結果をノ
ード42hに伝達している。したがって、ノード42h
には、基準電圧Vref1と同じ電圧レベルの平衡電圧
Vceが生成される。
The differential amplifier 42b includes a replica circuit 42a
Of the reference voltage Vref1 on the output node 42f and the voltage on the node 42h, and the result of the differential amplification is transmitted to the node 42h. Therefore, node 42h
, A balanced voltage Vce having the same voltage level as the reference voltage Vref1 is generated.

【0188】差動増幅器42cも同様、レプリカ回路4
2aの出力ノード42g上の基準電圧Vref2とノー
ド42iの電圧とを差動増幅して、ノード42iへ差動
増幅結果を伝達している。したがって、このノード42
i上の電圧も、基準電圧Vref2と同じ電圧レベルと
なり、ノード42iに、平衡電圧Vseが生成される。
The differential amplifier 42c also has a replica circuit 4
The reference voltage Vref2 on the output node 42g of 2a and the voltage of the node 42i are differentially amplified, and the result of the differential amplification is transmitted to the node 42i. Therefore, this node 42
The voltage on i also becomes the same voltage level as reference voltage Vref2, and balanced voltage Vse is generated at node 42i.

【0189】レプリカ回路42aは、電源ノード1とノ
ード42fの間に接続されかつそのゲートが電源ノード
1に接続されるPチャネルMISトランジスタSW1r
と、ノード42gと接地ノード2の間に接続されかつそ
のゲートが接地ノード2に接続されるNチャネルMIS
トランジスタSW2rと、電源ノード1とノード42g
の間に接続されかつそれぞれのゲートが接地ノード2に
接続されるPチャネルMISトランジスタRP1および
NチャネルMISトランジスタRN1と、ノード42f
と接地ノード2の間に接続されかつそれぞれのゲートが
MISトランジスタRP1およびRN1のドレインに接
続されるPチャネルMISトランジスタRP2およびN
チャネルMISトランジスタRN2を含む。MISトラ
ンジスタRP1およびRN2のゲート絶縁膜膜厚は厚
く、膜厚Tox2に設定され、またMISトランジスタ
RN1およびRP2のゲート絶縁膜膜厚は、Tox1で
ある。
Replica circuit 42a is connected between power supply node 1 and node 42f and has a gate connected to power supply node 1 for P channel MIS transistor SW1r.
And an N-channel MIS connected between node 42g and ground node 2 and having its gate connected to ground node 2
Transistor SW2r, power supply node 1 and node 42g
-Channel MIS transistor RP1 and N-channel MIS transistor RN1 connected between ground node 2 and ground node 2, and node 42f
-Channel MIS transistors RP2 and N connected between MIS transistors RP1 and RN1 and having their gates connected to MIS transistors RP1 and RN1 respectively.
Includes channel MIS transistor RN2. The thickness of the gate insulating film of the MIS transistors RP1 and RN2 is large and is set to the thickness Tox2, and the thickness of the gate insulating film of the MIS transistors RN1 and RP2 is Tox1.

【0190】このレプリカ回路42aは、図22に示す
論理回路40およびスイッチングトランジスタSWaお
よびSWbの模擬回路である。すなわち、MISトラン
ジスタRP1は、図22に示すMISトランジスタPQ
aおよびPQcを代表し、MISトランジスタRP2
は、その図22に示す副電源線32に接続されるMIS
トランジスタPQbおよびPQdを代表する。またMI
SトランジスタRN1は、図22に示すMISトランジ
スタNQaおよびNQcを代表し、MISトランジスタ
RN2は、図22に示すMISトランジスタNQbおよ
びNQdを代表する。またMISトランジスタSW1r
およびSW2rは、図22に示すスイッチングトランジ
スタSWaおよびSWbを代表する。
This replica circuit 42a is a simulation circuit of the logic circuit 40 and the switching transistors SWa and SWb shown in FIG. That is, the MIS transistor RP1 is different from the MIS transistor PQ shown in FIG.
a and PQc, and a MIS transistor RP2
Is the MIS connected to the sub power supply line 32 shown in FIG.
Represents transistors PQb and PQd. Also MI
S transistor RN1 represents MIS transistors NQa and NQc shown in FIG. 22, and MIS transistor RN2 represents MIS transistors NQb and NQd shown in FIG. The MIS transistor SW1r
And SW2r represent the switching transistors SWa and SWb shown in FIG.

【0191】このレプリカ回路42aと図22に示す論
理回路40において、MISトランジスタSW1rとM
ISトランジスタRP2のサイズ(ゲート幅/ゲート長
の比)は、スイッチングトランジスタSWaとMISト
ランジスタPQbおよびPQdの合計サイズの比に等し
くなるように設定される。ここで、MISトランジスタ
PQbおよびPQdの合計サイズは、その電流駆動能力
の合計値であり、チャネル幅とチャネル長の比の合計を
示す。同様、MISトランジスタSW2rとMISトラ
ンジスタRN1のサイズ比(チャネル幅とチャネル長の
比)が、図22に示すスイッチングトランジスタSWb
とMISトランジスタNQaおよびNQcの合計サイズ
(合計電流駆動力であり、チャネル幅とチャネル長の比
の合計)の比に等しくなるように設定される。MISト
ランジスタRP1およびRN2は、このレプリカ回路4
2aの比で、MISトランジスタPQaおよびPQcの
合計サイズを縮小したものに対応し、またMISトラン
ジスタRN2は、図22に示すMISトランジスタNQ
bおよびNQdの合計サイズを比例縮小したものに対応
する。
In replica circuit 42a and logic circuit 40 shown in FIG. 22, MIS transistors SW1r and M
The size (the ratio of gate width / gate length) of IS transistor RP2 is set to be equal to the ratio of the total size of switching transistor SWa and MIS transistors PQb and PQd. Here, the total size of the MIS transistors PQb and PQd is the total value of the current driving capability, and indicates the total of the ratio of the channel width to the channel length. Similarly, the size ratio (the ratio between the channel width and the channel length) between the MIS transistor SW2r and the MIS transistor RN1 is the switching transistor SWb shown in FIG.
And the total size of the MIS transistors NQa and NQc (the total current driving force, which is the sum of the ratio of the channel width to the channel length). MIS transistors RP1 and RN2 are connected to replica circuit 4
2a corresponds to a reduction in the total size of MIS transistors PQa and PQc, and MIS transistor RN2 is a MIS transistor NQ shown in FIG.
This corresponds to a proportional reduction of the total size of b and NQd.

【0192】このレプリカ回路42aにおいては、副電
源線32および副接地線36にスタンバイ状態時に流れ
る電流を模擬するように各構成要素のサイズが定めら
れ、この定められたサイズに応じて、ある比例縮小比に
従って構成要素が縮小される。スタンバイサイクル時に
おいて入力信号IN(図22参照)はLレベルであり、
したがって、図24のレプリカ回路42aは、このスタ
ンバイサイクル時における論理回路40を流れるスタン
バイ電流および副電源線32および副接地線36の電圧
をシミュレートしている。
In the replica circuit 42a, the size of each component is determined so as to simulate the current flowing through the sub power supply line 32 and the sub ground line 36 in the standby state. The components are reduced according to the reduction ratio. In the standby cycle, input signal IN (see FIG. 22) is at L level,
Therefore, the replica circuit 42a in FIG. 24 simulates the standby current flowing through the logic circuit 40 and the voltages of the sub power supply line 32 and the sub ground line 36 during the standby cycle.

【0193】レプリカ回路42aにおいて、ノード42
fの電圧Vref1は、MISトランジスタSW1rか
ら供給されるオフリーク電流IoffcとこのMISト
ランジスタSW1rのゲート−ドレイン間のゲートトン
ネル電流の和と、MISトランジスタRP2を流れるオ
フリーク電流Ioff1およびゲートトンネル電流とに
より決定される。MISトランジスタSW1rのゲート
−ドレイン間のゲートトンネル電流は、このMISトラ
ンジスタSW1rがオフ状態であり、オフリーク電流I
offcに比べて十分小さい。したがって、このノード
42fの電圧Vref1は、近似的に、MISトランジ
スタSW1rのオフリーク電流IoffcとMISトラ
ンジスタRP2のオフリーク電流Ioff1が平衡する
電圧レベルである。すなわち、基準電圧Vref1は、
図22の論理回路40のMISトランジスタPQbおよ
びPQdを流れるオフリーク電流の和とスイッチングト
ランジスタSWaを流れるオフリーク電流が平衡した電
圧Vccsの電圧レベルと等しい。
In replica circuit 42a, node 42
The voltage Vref1 of f is determined by the sum of the off-leak current Ioffc supplied from the MIS transistor SW1r, the gate tunnel current between the gate and the drain of the MIS transistor SW1r, and the off-leak current Ioff1 and the gate tunnel current flowing through the MIS transistor RP2. You. The gate tunnel current between the gate and the drain of the MIS transistor SW1r indicates that the MIS transistor SW1r is in the off state and the off-leak current I
offc. Therefore, the voltage Vref1 of this node 42f is a voltage level at which the off-leak current Ioffc of the MIS transistor SW1r and the off-leak current Ioff1 of the MIS transistor RP2 are approximately balanced. That is, the reference voltage Vref1 is
The sum of the off-leak currents flowing through MIS transistors PQb and PQd of logic circuit 40 in FIG. 22 and the voltage level of voltage Vccs in which the off-leak current flowing through switching transistor SWa is balanced is equal.

【0194】また、基準電圧Vref2についても、M
ISトランジスタSW2rのゲートトンネル電流は無視
すると、MISトランジスタRN1およびSW2rのオ
フリーク電流Ioff2およびIoffsが平衡する電
圧レベルに維持される。オフリーク電流Ioff2およ
びIoffsは、図22のMISトランジスタNQaお
よびNQcを流れるオフリーク電流とスイッチングトラ
ンジスタSWbを流れるオフリーク電流とそれぞれ等価
である。したがって、この基準電圧Vref2は、スタ
ンバイサイクル時において、副接地線36上の電圧Vs
ssが平衡する電圧レベルに等しい。
The reference voltage Vref2 is also determined by M
Neglecting the gate tunnel current of IS transistor SW2r, the voltage level at which off-leak currents Ioff2 and Ioffs of MIS transistors RN1 and SW2r are balanced is maintained. The off-leak currents Ioff2 and Ioffs are equivalent to the off-leak current flowing through the MIS transistors NQa and NQc and the off-leak current flowing through the switching transistor SWb in FIG. 22, respectively. Therefore, this reference voltage Vref2 is equal to voltage Vs on sub-ground line 36 during the standby cycle.
ss is equal to the equilibrium voltage level.

【0195】基準電圧Vref1およびVref2を、
差動増幅器42bおよび42cで受けて、この基準電圧
Vref1およびVref2に等しい平衡電圧Vceお
よびVseを内部ノード42hおよび42iに生成す
る。スタンバイサイクル時においては、トランスミッシ
ョンゲート42dおよび42eがオン状態となり、した
がって副電源線32および副接地線36がそれぞれ、差
動増幅器42bおよび42cにより駆動され、これらの
副電源線32および副接地線36の電圧が、高速で平衡
電圧VceおよびVseの電圧レベルに駆動される。
The reference voltages Vref1 and Vref2 are
Received by differential amplifiers 42b and 42c, balanced voltages Vce and Vse equal to reference voltages Vref1 and Vref2 are generated at internal nodes 42h and 42i. In the standby cycle, transmission gates 42d and 42e are turned on, so that sub power supply line 32 and sub ground line 36 are driven by differential amplifiers 42b and 42c, respectively, and these sub power supply line 32 and sub ground line 36 Is driven at high speed to the voltage levels of balanced voltages Vce and Vse.

【0196】したがって、図23に示すように、アクテ
ィブサイクルからスタンバイサイクル移行時において、
この電圧調節回路42により、高速で副電源線32およ
び副接地線36を平衡電圧VceおよびVseの電圧レ
ベルに駆動することができる。したがって、スタンバイ
サイクルからアクティブサイクルへの移行時において、
これらの副電源線32および副接地線36の電圧レベル
が過渡状態から変化するのを防止でき、アクティブサイ
クル移行時、正確に早いタイミングで内部回路を動作さ
せることができる。
Therefore, as shown in FIG. 23, at the time of transition from the active cycle to the standby cycle,
The voltage adjusting circuit 42 can drive the sub-power supply line 32 and the sub-ground line 36 to the voltage levels of the balanced voltages Vce and Vse at high speed. Therefore, when shifting from the standby cycle to the active cycle,
The voltage levels of the sub power supply line 32 and the sub ground line 36 can be prevented from changing from the transient state, and the internal circuit can be operated accurately and early at the time of transition to the active cycle.

【0197】電圧調節回路42は、スイッチングトラン
ジスタSWaおよびSWbならびに論理回路40と同一
製造プロセスで形成されている。したがって、この電圧
調節回路42は、この実回路に対する電源電圧Vccの
変動および温度の変化をもモニタすることができ、これ
らの電源電圧および動作温度の変化に適応した平衡電圧
VceおよびVseを生成することができ、動作環境の
変動に関わらず、安定かつ正確に平衡電圧Vceおよび
Vseを生成して、副電源線32および副接地線36上
に伝達することができる。
The voltage adjusting circuit 42 is formed by the same manufacturing process as the switching transistors SWa and SWb and the logic circuit 40. Therefore, voltage adjusting circuit 42 can also monitor fluctuations in power supply voltage Vcc and changes in temperature with respect to the actual circuit, and generate balanced voltages Vce and Vse adapted to changes in these power supply voltages and operating temperatures. Thus, the balanced voltages Vce and Vse can be stably and accurately generated and transmitted to the sub power supply line 32 and the sub ground line 36 irrespective of changes in the operating environment.

【0198】また、レプリカ回路42aを利用すること
により、オフ状態のMISトランジスタを流れるゲート
トンネル電流(ゲート−ドレイン間電流)およびオン状
態のMISトランジスタを介して流れるゲートトンネル
電流の影響をも確実に再現することができ、これらのゲ
ートトンネル電流とオフリーク電流に起因するリーク電
流の影響を正確にモニタして、基準電圧Vref1およ
びVref2を生成することができる。
Further, by using the replica circuit 42a, the influence of the gate tunnel current (current between the gate and the drain) flowing through the MIS transistor in the off state and the gate tunnel current flowing through the MIS transistor in the on state can be ensured. The effects of the leakage current caused by the gate tunnel current and the off-leak current can be accurately monitored, and the reference voltages Vref1 and Vref2 can be generated.

【0199】[変更例1]図25(A)は、この発明の
実施の形態6の変更例1の構成を概略的に示す図であ
る。図25(A)において、主電源線30に対し、複数
の副電源線32−1〜32−nが設けられる。これらの
副電源線32−1〜32−nは、それぞれPチャネルM
ISトランジスタで構成されるスイッチングトランジス
タSWC−1〜SWC−nを介して主電源線30へ結合
される。
[First Modification] FIG. 25A schematically shows a structure of a first modification of the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 25A, a plurality of sub power supply lines 32-1 to 32-n are provided for a main power supply line 30. These sub power supply lines 32-1 to 32-n are connected to P-channel M
It is coupled to main power supply line 30 via switching transistors SWC-1 to SWC-n formed of IS transistors.

【0200】また主接地線34に対し副接地線36−1
〜36−nが設けられる。これらの副接地線36−1〜
36−nは、それぞれNチャネルMISトランジスタで
構成されるスイッチングトランジスタSWS−1〜SW
S−nを介して主接地線34に結合される。副電源線3
2−iと副接地線36−iに対し、CMOS論理回路4
0−iが設けられる(i=1−nのいずれか)。
The main ground line 34 is connected to the sub ground line 36-1.
To 36-n. These auxiliary ground lines 36-1 to 36-1
36-n are switching transistors SWS-1 to SWS each configured by an N-channel MIS transistor.
It is coupled to main ground line 34 via Sn. Sub power line 3
2-i and the auxiliary ground line 36-i, the CMOS logic circuit 4
0-i is provided (i = 1-n).

【0201】スイッチングトランジスタSWC−1〜S
WC−nおよびSWS−1〜SWS−nは、それぞれ対
応のCMOS論理回路40−1〜40−nの副電源線3
2−1〜32−nに接続されるMISトランジスタおよ
び副接地線36−1〜36−nに接続されるMISトラ
ンジスタのサイズに応じてそのサイズ(チャネル幅とチ
ャネル長の比)が設定される。CMOS論理回路40−
1〜40−nの各々は、それぞれ入力信号IN1−IN
nのスタンバイサイクル時における論理レベルに応じて
この副電源線、主電源線、副接地線および主接地線に対
するMISトランジスタの接続が決定される。
Switching transistors SWC-1 to SWC-S
WC-n and SWS-1 to SWS-n are the sub power supply lines 3 of the corresponding CMOS logic circuits 40-1 to 40-n, respectively.
The size (the ratio of the channel width to the channel length) is set according to the size of the MIS transistor connected to 2-1 to 32-n and the MIS transistor connected to sub-ground lines 36-1 to 36-n. . CMOS logic circuit 40-
1 to 40-n are input signals IN1-IN, respectively.
The connection of the MIS transistor to the sub power supply line, the main power supply line, the sub ground line and the main ground line is determined according to the logic level in the n standby cycle.

【0202】スイッチングトランジスタSWC−1〜S
WC−nおよびSWS−1〜SWS−nのサイズを個々
に対応のCMOS論理回路40−1〜40−nの構成に
応じて調節することにより、スタンバイサイクル時にお
ける副電源線32−1〜32−nの電圧Vccs1−V
ccsnを平衡電圧Vceに一致させ、また副接地線3
6−1〜36−nの電圧Vss1−Vssnを、スタン
バイサイクル時、同一の電圧Vseの電圧レベルに一致
させる。
Switching transistors SWC-1 to SWC-1
By adjusting the sizes of WC-n and SWS-1 to SWS-n individually according to the configuration of corresponding CMOS logic circuits 40-1 to 40-n, sub power supply lines 32-1 to 32-32 in the standby cycle are provided. -N voltage Vccs1-V
ccsn to the balanced voltage Vce, and
The voltages Vss1-Vssn of 6-1 to 36-n are made to coincide with the same voltage Vse in the standby cycle.

【0203】したがって、図25(B)に示すように、
アクティブサイクル時において、これらの副電源線32
−1〜32−nの電圧が電圧Vccレベルであり、また
副接地線36−1〜36−nの電圧Vss1−Vssn
がアクティブサイクル時接地電圧Vssであったとき、
スタンバイサイクルに入り、制御クロック信号φがHレ
ベル、補の制御クロック信号/φがLレベルとなり、ス
イッチングトランジスタSWC−1〜SWC−nおよび
SWS−1〜SWS−nがオフ状態となったとき、ゲー
トトンネル電流およびオフリーク電流により、これらの
副電源線32−1〜32−nおよび副接地線36−1〜
36−nの電圧がすべて同じ平衡電圧VceおよびVs
eに到達する。
Therefore, as shown in FIG.
During the active cycle, these sub power supply lines 32
-1 to 32-n are at the voltage Vcc level, and the voltages Vss1-Vssn of the sub-ground lines 36-1 to 36-n are at the same level.
Is the ground voltage Vss during the active cycle,
When a standby cycle is entered and the control clock signal φ goes high and the complementary control clock signal / φ goes low and the switching transistors SWC-1 to SWC-n and SWS-1 to SWS-n are turned off, By the gate tunnel current and the off-leak current, these sub power supply lines 32-1 to 32-n and sub ground lines 36-1 to 36-1
36-n are the same balanced voltages Vce and Vs
e.

【0204】スタンバイサイクルからアクティブサイク
ル移行時、副電源線32−1〜32−nおよび副接地線
36−1〜36−nの電圧レベルがすべて同じであり、
これらのCMOS論理回路40−1〜40−nをアクテ
ィブサイクル時同一タイミングで動作させても、電源電
圧および接地電圧の回復時間はこれらのCMOS論理回
路40−1〜40−nにおいて同じであり、不安定な信
号によるタイミングミスマッチによる誤動作が発生する
のを防止することができる。
When shifting from the standby cycle to the active cycle, the voltage levels of sub power supply lines 32-1 to 32-n and sub ground lines 36-1 to 36-n are all the same,
Even if these CMOS logic circuits 40-1 to 40-n are operated at the same timing in an active cycle, the recovery time of the power supply voltage and the ground voltage is the same in these CMOS logic circuits 40-1 to 40-n. A malfunction due to a timing mismatch due to an unstable signal can be prevented from occurring.

【0205】図26は、図25(A)に示すCMOS論
理回路40−i(i=1−n)の構成の一例を示す図で
ある。図26において、このCMOS論理回路40−i
は、PチャネルMISトランジスタPQ1−PQ4と、
これらのMISトランジスタPQ1−PQ4と直列に接
続されるNチャネルMISトランジスタNQ1−NQ4
を含む。
FIG. 26 is a diagram showing an example of the configuration of the CMOS logic circuit 40-i (i = 1-n) shown in FIG. In FIG. 26, this CMOS logic circuit 40-i
Are P-channel MIS transistors PQ1-PQ4;
N-channel MIS transistors NQ1-NQ4 connected in series with these MIS transistors PQ1-PQ4
including.

【0206】スタンバイサイクル時において入力信号I
NがLレベルであり、MISトランジスタPQ1および
PQ3は、ソースが主電源線30に接続され、MISト
ランジスタPQ2およびPQ4は、ソースが副電源線3
2−iに接続される。同様、MISトランジスタNQ1
およびNQ3は、ソースが副接地線36−iに接続さ
れ、MISトランジスタNQ2およびNQ4は、それぞ
れのソースが主接地線34に接続される。MISトラン
ジスタNQ1、NQ3およびPQ2およびPQ4は、ス
タンバイサイクル時オフ状態となるため、そのゲート絶
縁膜は薄くされ(膜厚Tox1)、一方、スタンバイサ
イクル時にオン状態となるMISトランジスタPQ1、
PQ3、NQ2およびNQ4のゲート絶縁膜の膜厚が膜
厚Tox2と厚くされる。
In the standby cycle, input signal I
N is at L level, MIS transistors PQ1 and PQ3 have their sources connected to main power supply line 30, and MIS transistors PQ2 and PQ4 have their sources connected to sub power supply line 3.
2-i. Similarly, the MIS transistor NQ1
And NQ3 have their sources connected to sub-ground line 36-i, and MIS transistors NQ2 and NQ4 have their sources connected to main ground line 34. Since MIS transistors NQ1, NQ3, PQ2, and PQ4 are off during the standby cycle, the gate insulating film is thinned (thickness Tox1), while MIS transistors PQ1,
The thicknesses of the gate insulating films of PQ3, NQ2 and NQ4 are increased to a thickness Tox2.

【0207】副電源線32−iと主電源線30の間のス
イッチングトランジスタSWC−iは、オフリーク電流
/ゲートトンネル電流が、スタンバイサイクル時、MI
SトランジスタPQ2およびPQ4を介して流れるリー
ク電流(オフリーク電流とゲートトンネル電流の和)と
平衡するようにそのサイズ(チャネル幅とチャネル長の
比)が設定される。またスイッチングトランジスタSW
S−iが、スタンバイサイクル時、MISトランジスタ
NQ1およびNQ3を介して流れるリーク電流とそのオ
フリーク電流およびゲートトンネル電流が平衡するよう
にサイズ(チャネル幅とチャネル長の比:W/L)が設
定される。
The switching transistor SWC-i between the sub-power supply line 32-i and the main power supply line 30 has an off-leakage current / gate tunnel current of MI in the standby cycle.
The size (the ratio between the channel width and the channel length) is set so as to be balanced with the leak current (the sum of the off-leak current and the gate tunnel current) flowing through S transistors PQ2 and PQ4. Switching transistor SW
Si is set to have a size (ratio of channel width to channel length: W / L) such that a leakage current flowing through MIS transistors NQ1 and NQ3 and its off-leakage current and gate tunnel current are balanced in a standby cycle. You.

【0208】スタンバイサイクル時においては、MIS
トランジスタPQ1およびPQ3はオン状態である。し
かしながら、ゲート絶縁膜膜厚がTox2であり、ゲー
トトンネル電流はほぼ抑制される。ゲート絶縁膜の薄い
MISトランジスタPQ2およびPQ4においては、ス
タンバイサイクル時オフ状態であり、オフリーク電流が
図26の矢印で示すようにドレイン−ソース間に流れ
る。このときまた、ゲートトンネル電流がゲート−ドレ
イン間に流れる。しかしながら、MISトランジスタP
Q2およびPQ4はスタンバイサイクル時オフ状態であ
り、このゲートトンネル電流は極めて小さい。MISト
ランジスタNQ1およびNQ3においては、ゲートトン
ネル電流がドレインからゲートへ流れ、かつドレイン−
ソース間にオフリーク電流が流れる。これらのMISト
ランジスタNQ1およびNQ3のゲートトンネル電流は
十分小さな値である。またこのゲートトンネル電流は、
副接地線36−iの電流にはほとんど影響を及ぼさな
い。したがって、ほぼ、オフリーク電流のファクタのみ
を考慮して、スイッチングトランジスタSWC−iおよ
びSWS−iのサイズを調節することにより、副電源線
32−iおよび副接地線36−iのスタンバイサイクル
時の電圧を所定の電圧レベルに設定することができる。
このサイズ調節時には、サブスレッショルド電流を求め
る式を用いて、MISトランジスタPQ2およびPQ4
のオフリーク電流の和が、スイッチングトランジスタS
WC−iを介して流れるオフリーク電流とが等しくなる
ように、スイッチングトランジスタSWC−iのサイズ
が求められる(スタンバイサイクル時の電圧Vccsの
電圧レベルが所定の平衡値に到達する)。スイッチング
トランジスタSWS−iについても同様である。
In the standby cycle, MIS
Transistors PQ1 and PQ3 are on. However, the thickness of the gate insulating film is Tox2, and the gate tunnel current is almost suppressed. MIS transistors PQ2 and PQ4 each having a thin gate insulating film are off in the standby cycle, and off-leakage current flows between the drain and the source as shown by the arrow in FIG. At this time, a gate tunnel current also flows between the gate and the drain. However, the MIS transistor P
Q2 and PQ4 are off in the standby cycle, and the gate tunnel current is extremely small. In MIS transistors NQ1 and NQ3, a gate tunnel current flows from the drain to the gate, and
An off-leak current flows between the sources. The gate tunnel current of these MIS transistors NQ1 and NQ3 is a sufficiently small value. This gate tunnel current is
The current of the sub-ground line 36-i is hardly affected. Therefore, by adjusting the sizes of switching transistors SWC-i and SWS-i in consideration of only the factor of the off-leakage current, the voltage of sub power supply line 32-i and sub ground line 36-i during the standby cycle is adjusted. Can be set to a predetermined voltage level.
At the time of this size adjustment, the MIS transistors PQ2 and PQ4
Is the sum of the off-leakage currents of the switching transistors S
The size of the switching transistor SWC-i is determined so that the off-leak current flowing through the WC-i becomes equal (the voltage level of the voltage Vccs in the standby cycle reaches a predetermined equilibrium value). The same applies to the switching transistor SWS-i.

【0209】[変更例2]図27は、この発明の実施の
形態6の変更例2の構成を概略的に示す図である。図2
7においては、CMOS論理回路40−1〜40−nの
電源系統(副電源線および副接地線)に対し共通に電圧
調節回路52が設けられる。CMOS論理回路40−1
〜40−nおよびスイッチングトランジスタSWC−1
〜SWC−nおよびSWS−1〜SWS−nは、図25
(A)に示す構成と同じである。したがって、スタンバ
イサイクル時においては、これらの副電源線32−1〜
32−nの電圧が平衡電圧Vceに等しくなるようにス
イッチングトランジスタSWC−1〜SWC−nのサイ
ズ(チャネル幅とチャネル長の比)が調節され、また副
接地線36−1〜36−nの電圧が平衡電圧Vseにな
るように、これらのスイッチングトランジスタSWS−
1〜SWS−nのサイズが調節される。これらの構成
は、図25(A)に示す構成と同じである。
[Modification 2] FIG. 27 schematically shows a structure of a modification 2 of the embodiment 6 of the invention. FIG.
7, a voltage adjustment circuit 52 is provided commonly to the power supply system (sub power supply line and sub ground line) of the CMOS logic circuits 40-1 to 40-n. CMOS logic circuit 40-1
To 40-n and the switching transistor SWC-1
To SWC-n and SWS-1 to SWS-n are shown in FIG.
This is the same as the configuration shown in FIG. Therefore, in the standby cycle, these sub power supply lines 32-1 to 32-1
The size (the ratio of the channel width to the channel length) of the switching transistors SWC-1 to SWC-n is adjusted so that the voltage of 32-n becomes equal to the balanced voltage Vce. These switching transistors SWS- are controlled so that the voltage becomes the balanced voltage Vse.
The sizes of 1 to SWS-n are adjusted. These structures are the same as the structure shown in FIG.

【0210】副電源線32−1〜32−nおよび副接地
線36−1〜36−nに共通に電圧調節回路52が設け
られる。この電圧調節回路52は、1つのCMOS論理
回路および対応のスイッチングトランジスタSWCおよ
びSWSに対するレプリカ回路を含み、スタンバイサイ
クル時の平衡電圧VceおよびVseを生成する。この
電圧調節回路52の構成は、先の図24に示す構成と同
じであり、平衡電圧VceおよびVseをレプリカ回路
のリーク電流に基づいて生成する。
Voltage adjusting circuit 52 is provided commonly to sub-power supply lines 32-1 to 32-n and sub-ground lines 36-1 to 36-n. This voltage adjusting circuit 52 includes a replica circuit for one CMOS logic circuit and corresponding switching transistors SWC and SWS, and generates balanced voltages Vce and Vse during a standby cycle. The configuration of voltage adjusting circuit 52 is the same as the configuration shown in FIG. 24, and generates balanced voltages Vce and Vse based on the leak current of the replica circuit.

【0211】制御クロック信号/φに応答してスタンバ
イサイクル時導通するトランスファゲート(またはトラ
ンスミッションゲート)PX1−PXnを介して電圧調
節回路52の出力電圧Vceが副電源線32−1〜32
−nに伝達される。また、この電圧調節回路52からの
平衡電圧Vseは、制御クロック信号φに応答してスタ
ンバイサイクル時導通するトランスファゲート(または
トランスミッションゲート)NX1−NXnを介して副
接地線36−1〜36−nに伝達される。図27におい
ては、トランスファゲートPX1−PXnを、Pチャネ
ルMISトランジスタで示し、トランスファゲートNX
1−NXnをNチャネルMISトランジスタで示す。こ
れらのトランスファゲートPX1−PXnおよびNX1
−NXnは、CMOSトランスミッションゲートで構成
されてもよい。
In response to control clock signal / φ, output voltage Vce of voltage adjusting circuit 52 is supplied to sub power supply lines 32-1 to 32 through transfer gates (or transmission gates) PX1 to PXn which are rendered conductive during a standby cycle.
-N. Balanced voltage Vse from voltage adjusting circuit 52 is supplied to sub-ground lines 36-1 to 36-n via transfer gates (or transmission gates) NX1-NXn which are turned on in the standby cycle in response to control clock signal φ. Is transmitted to In FIG. 27, transfer gates PX1-PXn are represented by P-channel MIS transistors, and transfer gates NX1-PXn are shown.
1-NXn is represented by an N-channel MIS transistor. These transfer gates PX1-PXn and NX1
-NXn may be configured with a CMOS transmission gate.

【0212】副電源線32−1〜32−nのスタンバイ
サイクル時の平衡電圧は同じとなるようにスイッチング
トランジスタSWC−1〜SWC−nのサイズが調節さ
れており、また副接地線36−1〜36−nのスタンバ
イサイクル時の平衡電圧が同じとなるように、スイッチ
ングトランジスタSWS−1〜SWS−nのサイズが調
節されている。したがって、スタンバイサイクル時に最
終的に到達する副電源線32−1〜32−nの電圧およ
び副接地線36−1〜36−nの電圧はすべて同じであ
る。したがって、スタンバイサイクル時1つの電圧調節
回路52からの平衡電圧VceをトランスファゲートP
X1−PXnを介して、副電源線32−1〜32−nへ
伝達し、またトランスファゲートNX1〜NXnを介し
て副接地線36−1〜36−nへ伝達することにより、
これらの副電源線32−1〜32−nの電圧を高速で平
衡電圧Vceレベルに駆動でき、また、副接地線36−
1〜36−nの電圧も、スタンバイサイクル時、高速で
平衡電圧Vseへ駆動することができる。したがって、
スタンバイサイクルからアクティブサイクル移行時、こ
れらの副電源線32−1〜32−nの電圧レベルがすべ
て同一であり、また副接地線36−1〜36−nのスタ
ンバイサイクルからアクティブサイクル移行時の電圧レ
ベルをすべて同一とすることができ、スタンバイサイク
ルの時間長さに起因する、これらの副電源線32−1〜
32−nの電圧レベルのばらつきおよび副接地線36−
1〜36−nの電圧レベルのばらつきを防止でき、アク
ティブサイクル移行後早いタイミングで、これらのCM
OS論理回路40−1〜40−nの動作電源電圧を安定
化させることができ、内部回路の動作の安定性を保証す
ることができる。
The sizes of switching transistors SWC-1 to SWC-n are adjusted so that the equilibrium voltages of the sub power supply lines 32-1 to 32-n in the standby cycle are the same, and the sub ground line 36-1 The sizes of the switching transistors SWS-1 to SWS-n are adjusted such that the equilibrium voltages during the standby cycle of the power supply transistors 36-n are the same. Therefore, the voltages of sub-power supply lines 32-1 to 32-n and the voltages of sub-ground lines 36-1 to 36-n that are finally reached in the standby cycle are all the same. Therefore, during the standby cycle, the balanced voltage Vce from one voltage adjusting circuit 52 is transferred to transfer gate P
By transmitting the signals to the sub-power supply lines 32-1 to 32-n via X1-PXn and to the sub-ground lines 36-1 to 36-n via the transfer gates NX1 to NXn,
The voltages of these sub-power supply lines 32-1 to 32-n can be driven to the balanced voltage Vce level at a high speed.
The voltages of 1 to 36-n can also be driven to the balanced voltage Vse at high speed during the standby cycle. Therefore,
At the time of transition from the standby cycle to the active cycle, the voltage levels of these sub power supply lines 32-1 to 32-n are all the same, and the voltage of sub ground lines 36-1 to 36-n at the time of transition from the standby cycle to the active cycle All the levels can be the same, and these sub power supply lines 32-1 to 32-1 due to the length of the standby cycle can be obtained.
32-n voltage level variation and sub-ground line 36-n.
1 to 36-n can be prevented, and these CMs can be set at an early timing after transition to the active cycle.
The operating power supply voltage of the OS logic circuits 40-1 to 40-n can be stabilized, and the stability of the operation of the internal circuit can be guaranteed.

【0213】[変更例3]図28は、この発明の実施の
形態6の変更例3の構成を概略的に示す図である。この
図28に示す構成は、図25(A)に示す構成と以下の
点において異なっている。すなわち副電源線32−1〜
32−nの間に、制御クロック信号発生回路54からの
制御クロック信号φおよび/φに応答してスタンバイサ
イクル時導通するトランスミッションゲートCTM1、
CTM2、…、CTMn−1が設けられる。また、副接
地線36−1〜36−nに対しても、制御クロック信号
発生回路54からの制御クロック信号φおよび/φに応
答してスタンバイサイクル時導通するトランスミッショ
ンゲートSTM1、STM2、…、STMn−1が設け
られる。したがって、スタンバイサイクル時において
は、これらのトランスミッションゲートCTM1〜CT
Mn−1により、副電源線32−1〜32−nが相互接
続され、またトランスミッションゲートSTM1〜ST
Mn−1により、副接地線36−1〜36−nが相互接
続される。他の構成は、図25(A)に示す構成と同じ
であり、対応する部分には同一参照番号を付し、詳細説
明は省略する。
[Third Modification] FIG. 28 schematically shows a structure of a third modification of the sixth embodiment of the present invention. The configuration shown in FIG. 28 differs from the configuration shown in FIG. That is, the sub power supply lines 32-1 to 32-1
32-n, transmission gates CTM1, which conduct in a standby cycle in response to control clock signals φ and / φ from control clock signal generation circuit 54,
CTM2,..., CTMn-1 are provided. In addition, transmission gates STM1, STM2,..., STMn which conduct to standby ground in response to control clock signals φ and / φ from control clock signal generation circuit 54 also apply to sub-ground lines 36-1 to 36-n. -1 is provided. Therefore, in the standby cycle, these transmission gates CTM1-CT
Mn-1 interconnects sub-power supply lines 32-1 to 32-n, and transmits transmission gates STM1-ST.
The sub ground lines 36-1 to 36-n are interconnected by Mn-1. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG. 25A, and the corresponding portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will not be repeated.

【0214】制御クロック信号発生回路54は、内部動
作指示信号φACTに従って、制御クロック信号φおよ
び/φを生成する。スタンバイサイクル時においては、
副電源線32−1〜32−nの平衡電圧の電圧レベルは
同じとなるようにスイッチングトランジスタSWC−1
〜SWC−nのサイズが調節されており、また副接地線
36−1〜36−nの平衡電圧も、スタンバイサイクル
時同じとなるように、スイッチングトランジスタSWS
−1〜SWS−nがサイズが調節されている。したがっ
て、スタンバイサイクル時、トランスミッションゲート
CTM1−CTMn−1により、副電源線32−1〜3
2−nを相互接続し、またトランスミッションゲートS
TM1−STMn−1により、副接地線36−1〜36
−nを相互接続することにより、これらの副電源線32
−1〜32−nのスタンバイサイクル時の電圧を、同一
の平衡電圧レベルに安定化させることができ、また副接
地線36−1〜36−nについても、同様、平衡電圧V
seに安定化させることができる。
Control clock signal generating circuit 54 generates control clock signals φ and / φ according to internal operation instruction signal φACT. During the standby cycle,
The switching transistors SWC-1 are controlled so that the voltage levels of the balanced voltages of the sub-power supply lines 32-1 to 32-n are the same.
To SWC-n, and the switching transistors SWS so that the balanced voltages of the sub-ground lines 36-1 to 36-n are the same in the standby cycle.
-1 to SWS-n are adjusted in size. Therefore, in the standby cycle, the transmission gates CTM1-CTMn-1 activate the sub power supply lines 32-1 to 32-3.
2-n and the transmission gate S
By using TM1-STMn-1, the auxiliary ground lines 36-1 to 36-36
−n, these sub-power lines 32
-1 to 32-n during the standby cycle can be stabilized to the same balanced voltage level, and the sub-ground lines 36-1 to 36-n can be similarly balanced voltage V
It can be stabilized to se.

【0215】したがって、スタンバイサイクル時におい
て、副電源線32−1〜32−nの電圧レベルが確実に
同一レベルに設定され、また副接地線36−1〜36−
nの電圧レベルも、確実にスタンバイサイクル時同一電
圧レベルに設定されており、スタンバイサイクルからア
クティブサイクル移行時において、各副電源線32−1
〜32−nおよび副接地線36−1〜36−nの電圧回
復時間を同じとすることができ、アクティブサイクルに
おけるCMOS論理回路40−1〜40−n各々の動作
開始タイミングを揃えることができ、安定なかつ正確な
内部動作を保証することができる。
Therefore, in the standby cycle, the voltage levels of sub power supply lines 32-1 to 32-n are reliably set to the same level, and sub ground lines 36-1 to 36-36 are set.
n is surely set to the same voltage level during the standby cycle.
To 32-n and the sub-ground lines 36-1 to 36-n can have the same voltage recovery time, and the operation start timings of the CMOS logic circuits 40-1 to 40-n in the active cycle can be made uniform. , Stable and accurate internal operation can be guaranteed.

【0216】また、高速で、これらの副電源線32−1
〜32−nおよび副接地線36−1〜36−nの電圧
を、平衡電圧レベルに安定化させることができ、この平
衡電圧時においては、CMOS論路回路40−1〜40
−nのスタンバイ電流(オフリーク電流およびゲートト
ンネル電流)が最小化されており、スタンバイサイクル
時における消費電流を最小に設定することができる。
At a high speed, these sub power supply lines 32-1
32-n and the voltages of the sub-ground lines 36-1 to 36-n can be stabilized at the balanced voltage level. In this balanced voltage, the CMOS logic circuits 40-1 to 40-40 are
The -n standby current (off-leakage current and gate tunnel current) is minimized, and the current consumption in the standby cycle can be set to the minimum.

【0217】[変更例4]図29は、この発明の実施の
形態6の変更例4の構成を概略的に示す図である。この
図29に示す構成は図28に示す構成と以下の点におい
て異なっている。すなわち、電圧調節回路52からの平
衡電圧VseおよびVceがスタンバイサイクル時それ
ぞれ副接地線36−nおよび副電源線32−nに伝達さ
れる。これらの副接地線36−1〜36−nはトランス
ミッションゲートSTM1−STMn−1によりスタン
バイサイクル時相互接続されており、また副電源線32
−1〜32−nも、スタンバイサイクル時トランスミッ
ションゲートCTM1−CTMn−1により相互接続さ
れる。したがって、スタンバイサイクル時、この電圧調
節回路52からの平衡電圧VseおよびVceをそれぞ
れ副接地線および副電源線に伝達することにより、高速
で副電源線32−1〜32−nの電圧を平衡電圧Vce
に到達させることができ、また副接地線36−1〜36
−nも、スタンバイサイクル時高速で、平衡電圧Vse
に駆動することができる。ここで、電圧調節回路は、レ
プリカ回路を含むモニタ回路52aと、制御クロック信
号φおよび/φに応答して平衡電圧VseおよびVce
をそれぞれ副接地線36−nおよび副電源線32−nに
伝達するトランスミッションゲート52bおよび52c
を含む。モニタ回路52aは、CMOS論理回路40−
1〜40−nに対するレプリカ回路を含み、その構成
は、図24に示す構成と同様であり、レプリカ回路と差
動増幅器両者を含む。
[Modification 4] FIG. 29 schematically shows a structure of a modification 4 of the sixth embodiment of the present invention. The configuration shown in FIG. 29 differs from the configuration shown in FIG. 28 in the following points. That is, the balanced voltages Vse and Vce from voltage adjusting circuit 52 are transmitted to sub-ground line 36-n and sub-power supply line 32-n during the standby cycle, respectively. These sub-ground lines 36-1 to 36-n are interconnected by a transmission gate STM1-STMn-1 during the standby cycle.
-1 to 32-n are also interconnected by the transmission gate CTM1-CTMn-1 during the standby cycle. Therefore, during the standby cycle, the balanced voltages Vse and Vce from voltage adjusting circuit 52 are transmitted to the sub-ground line and the sub-power line, respectively, so that the voltages of sub-power lines 32-1 to 32-n can be quickly adjusted to the balanced voltage. Vce
And the auxiliary grounding lines 36-1 to 36-36
-N also has a high speed during the standby cycle and a balanced voltage Vse
Can be driven. Here, the voltage adjusting circuit includes a monitor circuit 52a including a replica circuit and balanced voltages Vse and Vce in response to control clock signals φ and / φ.
To transmission sub-ground line 36-n and sub-power supply line 32-n, respectively.
including. The monitor circuit 52a includes a CMOS logic circuit 40-
A replica circuit for 1 to 40-n is included, and the configuration is similar to the configuration shown in FIG. 24, and includes both the replica circuit and the differential amplifier.

【0218】したがって、この図29に示す構成を利用
することにより、スタンバイ期間の長さが短く、副電源
線32−1〜32−nおよび副接地線36−1〜36−
nの電圧レベルが異なる状態を防止することができ、ア
クティブサイクル移行時、早いタイミングで内部回路動
作を安定に動作させることができる。
Therefore, by utilizing the structure shown in FIG. 29, the length of the standby period is short, and sub power supply lines 32-1 to 32-n and sub ground lines 36-1 to 36-36 are provided.
It is possible to prevent a state in which the voltage levels of n differ from each other, and to stably operate the internal circuit at an early timing when shifting to the active cycle.

【0219】また、高速で、副電源線32−1〜32−
nおよび副接地線36−1〜36−nを平衡電圧に到達
させており、CMOS論理回路40−1〜40−nのス
タンバイ電流を高速で最小値に駆動することができ、応
じてスタンバイサイクル時の消費電流を低減することが
できる。
At a high speed, the sub power supply lines 32-1 to 32-32
n and the sub-ground lines 36-1 to 36-n reach the equilibrium voltage, and the standby current of the CMOS logic circuits 40-1 to 40-n can be driven to the minimum value at high speed. Current consumption can be reduced.

【0220】以上のように、この発明の実施の形態6に
従えば、電圧調節回路で副電源線/副接地線を高速でス
タンバイサイクル時平衡電圧に駆動するかまたは、副電
源線/副接地線の平衡電圧を同じ電圧レベルに設定して
おり、アクティブサイクル移行時、スタンバイサイクル
期間長さに起因する動作電源電圧回復時間のばらつきを
防止でき、高速で、内部回路動作を安定にアクティブサ
イクル移行時行なうことができる。
As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, the voltage adjusting circuit drives the sub power supply line / sub ground line at high speed to the equilibrium voltage during the standby cycle or the sub power line / sub ground line. The equilibrium voltage of the lines is set to the same voltage level, which prevents the fluctuation of the operating power supply voltage recovery time due to the standby cycle period length at the time of transition to the active cycle, and stabilizes the internal circuit operation at high speed with the transition to the active cycle When can be done.

【0221】[実施の形態7]図30は、この発明の実
施の形態7において用いられるSOI(シリコン・オン
・インシュレータ)構造のCMOSインバータ回路の断
面構造を概略的に示す図である。図30において、SO
I構造のMISトランジスタは、シリコン(Si)基板
60表面に形成される埋込酸化膜(絶縁膜)61表面の
半導体層に形成される。この埋込酸化膜61上に、間を
おいてN型不純物領域63aおよび63bが形成され
る。これらのN型不純物領域63aおよび63bの間
に、P型不純物領域が形成される。このP型不純物領域
65上にゲート絶縁膜69aを介してゲート電極67が
形成される。不純物領域63a,63bおよび65、ゲ
ート絶縁膜69aおよびゲート電極67により、Nチャ
ネルMISトランジスタが形成される。P型不純物領域
65は、ボディ領域と呼ばれ、このNチャネルMISト
ランジスタの基板領域として作用する。このボディ領域
65へ、後に説明するようなバイアス電圧が印加され
る。
Seventh Embodiment FIG. 30 is a diagram schematically showing a sectional structure of a CMOS inverter circuit having an SOI (silicon-on-insulator) structure used in a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 30, SO
The MIS transistor having the I structure is formed in a semiconductor layer on the surface of a buried oxide film (insulating film) 61 formed on the surface of a silicon (Si) substrate 60. N-type impurity regions 63a and 63b are formed on buried oxide film 61 at intervals. A P-type impurity region is formed between these N-type impurity regions 63a and 63b. A gate electrode 67 is formed on P-type impurity region 65 via a gate insulating film 69a. Impurity regions 63a, 63b and 65, gate insulating film 69a and gate electrode 67 form an N-channel MIS transistor. P-type impurity region 65 is called a body region and functions as a substrate region of this N-channel MIS transistor. A bias voltage to be described later is applied to the body region 65.

【0222】この埋込酸化膜(絶縁膜)61上には、さ
らに、P型不純物領域64aおよび64bが間をおいて
形成され、またこれらの不純物領域64aおよび64b
の間にN型不純物領域66が形成される。N型不純物領
域66上にゲート絶縁膜69bを介してゲート電極68
が形成される。不純物領域63bおよび64aの間に
は、たとえばシリコン酸化膜で形成される素子分離用の
絶縁膜62bが形成される。また不純物領域63aおよ
び64bの外側には、たとえばシリコン酸化膜で形成さ
れる素子分離用の絶縁膜62aおよび62cがそれぞれ
形成される。
On buried oxide film (insulating film) 61, P-type impurity regions 64a and 64b are further formed at intervals, and these impurity regions 64a and 64b
An N-type impurity region 66 is formed therebetween. A gate electrode 68 is formed on the N-type impurity region 66 via a gate insulating film 69b.
Is formed. An element isolation insulating film 62b formed of, for example, a silicon oxide film is formed between impurity regions 63b and 64a. Outside the impurity regions 63a and 64b, insulating films 62a and 62c for element isolation formed of, for example, a silicon oxide film are formed, respectively.

【0223】不純物領域64a,64b,66、ゲート
絶縁膜69bおよびゲート電極68によりPチャネルM
ISトランジスタが形成される。不純物領域66は、こ
のPチャネルMISトランジスタの基板領域として機能
し、またボディ領域と呼ばれる。
P channel M is formed by impurity regions 64a, 64b, 66, gate insulating film 69b and gate electrode 68.
An IS transistor is formed. Impurity region 66 functions as a substrate region of the P-channel MIS transistor, and is called a body region.

【0224】このようなSOI構造のトランジスタは、
接合容量が小さく、また基板リーク電流も生じないため
(埋込酸化膜(絶縁膜)が形成されているため)、高速
動作しかつリーク電流も少ないという利点を有してい
る。
[0224] The transistor having such an SOI structure is as follows.
Since the junction capacitance is small and no substrate leakage current is generated (because a buried oxide film (insulating film) is formed), there is an advantage that high-speed operation is performed and leakage current is small.

【0225】しかしながら、このようなSOI構造のト
ランジスタにおいても、ゲート絶縁膜69aおよび69
bの膜厚を、たとえば3.0nmに薄くした場合、ゲー
トトンネル電流が生じる。
However, even in such an SOI transistor, the gate insulating films 69a and 69a
When the thickness of b is reduced to, for example, 3.0 nm, a gate tunnel current occurs.

【0226】図31(A)は、図30に示すNチャネル
MISトランジスタの平面レイアウトを概略的に示す図
である。図31においては、T字形状にゲート電極層6
7が配設され、不純物領域63aおよび63bが、その
下部に形成されるP型不純物領域により分離される。ま
た、これらのN型不純物領域63aおよび63bに対向
して、高濃度P型不純物領域70が形成される。この高
濃度P型不純物領域70は、ゲート電極67下部に形成
されるボディ領域のP−型不純物領域65に結合されて
バイアス電圧Vbpを伝達する。
FIG. 31A schematically shows a planar layout of the N-channel MIS transistor shown in FIG. In FIG. 31, the gate electrode layer 6 has a T-shape.
7, impurity regions 63a and 63b are separated by a P-type impurity region formed thereunder. A high-concentration P-type impurity region 70 is formed facing these N-type impurity regions 63a and 63b. High-concentration P-type impurity region 70 is coupled to P − -type impurity region 65 in the body region formed below gate electrode 67 to transmit bias voltage Vbp.

【0227】図31(B)は、この図31(A)に示す
MISトランジスタの空乏層および反転層の分布を概略
的に示す図である。図31(B)において、不純物領域
63aおよび63bがそれぞれソースおよびドレインと
して作用する。この場合、反転層はソース領域の不純物
領域63aから、ドレイン領域の不純物領域63bに向
かって徐々にその厚さが薄くされる。この反転層71の
下部に、空乏層72が形成される。空乏層72は、不純
物領域63aから徐々に離れるに従ってその膜厚が薄く
される(ゲート電極67からの印加電圧の影響によ
る)。次いで、ドレインの不純物領域63bに近づく
と、このドレイン電界により空乏層72の厚さがまた増
加する。空乏層および反転層が形成されるボディ領域に
は、不純物領域70を介してバイアス電圧Vbpが印加
される。このボディ領域をバイアス電圧Vbpを印加す
ることにより、いわゆる「基板浮遊効果」を防止でき、
残留電荷の影響を防止することができる。また、この図
31(B)に示すようにボディ領域においては、空乏層
72が、ボディ領域の一部に形成されるだけであり、こ
の図31(A)および(B)に示すSOI構造のMIS
トランジスタは、部分空乏型MISトランジスタと呼ば
れる。
FIG. 31B is a diagram schematically showing the distribution of the depletion layer and the inversion layer of the MIS transistor shown in FIG. In FIG. 31B, impurity regions 63a and 63b function as a source and a drain, respectively. In this case, the thickness of the inversion layer is gradually reduced from the impurity region 63a in the source region toward the impurity region 63b in the drain region. A depletion layer 72 is formed below the inversion layer 71. The thickness of the depletion layer 72 decreases as the distance from the impurity region 63a gradually increases (due to the effect of the voltage applied from the gate electrode 67). Next, when approaching the drain impurity region 63b, the thickness of the depletion layer 72 increases again due to the drain electric field. A bias voltage Vbp is applied via the impurity region 70 to the body region where the depletion layer and the inversion layer are formed. By applying the bias voltage Vbp to this body region, the so-called “substrate floating effect” can be prevented,
The effect of the residual charge can be prevented. In the body region as shown in FIG. 31B, depletion layer 72 is formed only in a part of the body region, and the SOI structure shown in FIGS. 31A and 31B is formed. MIS
The transistor is called a partially depleted MIS transistor.

【0228】図32は、SOI構造MISトランジスタ
の他の平面レイアウトを概略的に示す図である。この図
32に示すレイアウトにおいては、不純物領域63aお
よび63bが、ゲート電極層67下部に形成されるP型
不純物領域により分離される。また、このゲート電極6
7は、図32の水平方向に延在するゲート電極部分によ
り、不純物領域63aと高濃度P型不純物領域73とが
分離される。この不純物領域73と不純物領域63の間
には、P型不純物領域が形成される。この不純物領域7
3は、トの字形のゲート電極67下部に形成されるP型
不純物領域に電気的に接続され、ボディ領域にバイアス
電圧Vbpを伝達する。この図32に示すような配置で
あってもボディ領域にバイアス電圧Vbpを伝達するこ
とができる。この図32に示す構成においても同様、部
分空乏型MISトランジスタが実現される。
FIG. 32 schematically shows another planar layout of the MIS transistor having the SOI structure. In the layout shown in FIG. 32, impurity regions 63a and 63b are separated by a P-type impurity region formed below gate electrode layer 67. Also, this gate electrode 6
7, the impurity region 63a and the high-concentration P-type impurity region 73 are separated by the gate electrode portion extending in the horizontal direction in FIG. A P-type impurity region is formed between impurity region 73 and impurity region 63. This impurity region 7
Reference numeral 3 is electrically connected to a P-type impurity region formed below the gate electrode 67 in the shape of a triangle, and transmits the bias voltage Vbp to the body region. Even in the arrangement shown in FIG. 32, bias voltage Vbp can be transmitted to the body region. In the structure shown in FIG. 32 as well, a partially depleted MIS transistor is realized.

【0229】PチャネルMISトランジスタは、図31
(A)および図32において、P型とN型とを入れ替え
ることにより、その平面レイアウトが得られる。
FIG. 31 shows a P-channel MIS transistor.
In (A) and FIG. 32, the P-type and the N-type are interchanged to obtain the planar layout.

【0230】本実施の形態7においては、このSOI構
造の部分空乏型MISトランジスタを利用する。
In the seventh embodiment, a partially depleted MIS transistor having this SOI structure is used.

【0231】図33(A)は、この発明の実施の形態7
に従う半導体装置の構成の一例を示す図である。図33
(A)においては、SOIトランジスタを構成要素とす
るCMOS回路が使用される。このCMOS回路は、4
段のCMOSインバータIV1−IV4を含む。これら
のCMOSインバータIV1−IV4は、SOI構造の
PチャネルMISトランジスタSPQ1−SPQ4と、
SOI構造のNチャネルMISトランジスタSNQ1−
SNQ4を含む。これらのMISトランジスタSPQ1
−SPQ4およびSNQ1−SNQ4は、そのゲート絶
縁膜の膜厚が、膜厚3nmのシリコン酸化膜と同程度の
ゲートトンネル障壁を与える膜厚Toxである。この場
合、オン状態のMISトランジスタを介してゲートトン
ネル電流が大きく流れる。これを防止するため、これら
のMISトランジスタSPQ1−SPQ4のNボディ領
域が共通に結合され、そのNボディ領域76の電圧がス
タンバイサイクルおよびアクティブサイクルに応じて切
換えられる。また、MISトランジスタSNQ1−SN
Q4においても、このPボディ領域75の電圧レベルが
同様、スタンバイサイクルおよびアクティブサイクルに
応じて切換えられる。すなわち、このNボディ領域76
へは、スタンバイサイクル時、MISトランジスタSP
Q1−SPQ4をオフ状態とするバイアス電圧が印加さ
れ、また、アクティブサイクル時においては、これらの
MISトランジスタSPQ1−SPQ4のNボディ領域
76のバイアスを浅くして、これらのMISトランジス
タSPQ1−SPQ4を高速で動作させる。
FIG. 33A shows Embodiment 7 of the present invention.
1 is a diagram showing an example of a configuration of a semiconductor device according to FIG. FIG.
In (A), a CMOS circuit including an SOI transistor as a component is used. This CMOS circuit has 4
Stage CMOS inverters IV1-IV4. These CMOS inverters IV1-IV4 include P-channel MIS transistors SPQ1-SPQ4 having an SOI structure,
SOI structure N-channel MIS transistor SNQ1-
Includes SNQ4. These MIS transistors SPQ1
-SPQ4 and SNQ1-SNQ4 each have a thickness Tox whose gate insulating film provides a gate tunnel barrier comparable to that of a silicon oxide film having a thickness of 3 nm. In this case, a large gate tunnel current flows through the ON-state MIS transistor. In order to prevent this, N body regions of MIS transistors SPQ1-SPQ4 are commonly connected, and the voltage of N body region 76 is switched according to the standby cycle and the active cycle. Also, the MIS transistors SNQ1-SN
Also in Q4, the voltage level of P body region 75 is similarly switched according to the standby cycle and the active cycle. That is, N body region 76
At the time of the standby cycle, the MIS transistor SP
A bias voltage for turning off Q1-SPQ4 is applied, and in the active cycle, the bias of N body region 76 of these MIS transistors SPQ1-SPQ4 is made shallow so that these MIS transistors SPQ1-SPQ4 operate at high speed. To work with.

【0232】また、MISトランジスタSNQ1−SN
Q4においても、このPボディ領域75のバイアス電圧
を、スタンバイサイクル時には深くしてMISトランジ
スタSNQ1−SNQ4をオフ状態に設定して、オフリ
ーク電流およびゲートトンネル電流を低減する。一方、
アクティブサイクル時においては、このPボディ領域7
5のバイアスを浅くして、MISトランジスタSNQ1
−SNQ4を高速で動作させる。
MIS transistors SNQ1-SN
Also in Q4, the bias voltage of P body region 75 is increased during the standby cycle to set MIS transistors SNQ1-SNQ4 to the off state, thereby reducing the off leak current and the gate tunnel current. on the other hand,
In the active cycle, the P body region 7
5 and the MIS transistor SNQ1
-Operate SNQ4 at high speed.

【0233】この図33(A)に示す構成においては、
入力信号INのスタンバイサイクル時の論理レベルは不
確定であってもよい。Nボディ領域76およびPボディ
領域75のバイアス電圧により、これらのMISトラン
ジスタSPQ1−SPQ4およびSNQ1−SNQ4を
すべてオフ状態として、ゲートトンネル電流およびオフ
リーク電流をともに低減する。
In the configuration shown in FIG.
The logic level of the input signal IN during the standby cycle may be undefined. By the bias voltages of N body region 76 and P body region 75, MIS transistors SPQ1-SPQ4 and SNQ1-SNQ4 are all turned off, and both the gate tunnel current and off leak current are reduced.

【0234】図33(B)は、この図33(A)に示す
半導体装置の動作を示す信号波形図である。まず図33
(B)に示すように、スタンバイサイクル時において
は、Nボディ領域76へは、高電圧Vppが印加され、
これらのMISトランジスタSPQ1−SPQ4のしき
い値電圧の絶対値を大きくしてこれらをすべて、ゲート
に与えられる電圧レベルにかかわらずオフ状態に設定す
る。Nボディ領域76において、絶縁膜界面では、この
高電圧Vppにより、ゲートにLレベルの信号を受ける
MISトランジスタSPQ1−SPQ4であっても、反
転層は形成されず、ゲートトンネル電流は生じない。せ
いぜいゲート−ドレイン間のトンネル電流が生じるだけ
であるが、これは極めて微小であり、ほぼ無視すること
ができる。また、NチャネルMISトランジスタSNQ
1−SNQ4においても、スタンバイサイクル時Pボデ
ィ領域75には、負電圧VBBが印加され、これらのM
ISトランジスタSNQ1−SNQ4はオフ状態とな
り、ゲートトンネル電流は十分に抑制される。
FIG. 33 (B) is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG. 33 (A). First, FIG.
As shown in (B), in the standby cycle, high voltage Vpp is applied to N body region 76,
The absolute values of the threshold voltages of these MIS transistors SPQ1-SPQ4 are increased, and all of them are turned off regardless of the voltage level applied to the gate. In the N body region 76, at the interface of the insulating film, even if the MIS transistors SPQ1 to SPQ4 receive the L-level signal at the gate due to the high voltage Vpp, no inversion layer is formed and no gate tunnel current occurs. At most, a tunnel current between the gate and the drain only occurs, but this is extremely small and can be almost ignored. Also, an N-channel MIS transistor SNQ
Also in 1-SNQ4, negative voltage VBB is applied to P body region 75 during the standby cycle,
IS transistors SNQ1-SNQ4 are turned off, and the gate tunnel current is sufficiently suppressed.

【0235】一方、アクティブサイクル時においては、
Nボディ領域76へは、電源電圧Vccが印加され、ま
たPボディ領域75には、接地電圧GND(=Vss)
が印加される。MISトランジスタSPQ1−SPQ4
およびSNQ1−SNQ4においては、バックゲートと
ソースが同一電位であり、しきい値電圧の絶対値は十分
小さくなり、またSOI構造のトランジスタの特性によ
り、基板リーク電流も生じずまた接合容量も小さいた
め、このアクティブサイクル時、高速で動作する。
On the other hand, in the active cycle,
Power supply voltage Vcc is applied to N body region 76, and ground voltage GND (= Vss) is applied to P body region 75.
Is applied. MIS transistors SPQ1-SPQ4
In SNQ1-SNQ4, the back gate and the source are at the same potential, the absolute value of the threshold voltage is sufficiently small, and because of the characteristics of the transistor having the SOI structure, no substrate leakage current occurs and the junction capacitance is small. In this active cycle, it operates at high speed.

【0236】[変更例]図34(A)は、この発明の実
施の形態7の変更例の構成を示す図である。この図34
(A)に示す構成において、入力信号INはスタンバイ
サイクル時Lレベルに固定される。この入力信号INの
スタンバイサイクル時の論理レベルに応じて、スタンバ
イサイクル時オン状態となるMISトランジスタSPQ
1およびSPQ3は、そのボディ領域が共通にNボディ
領域76に結合される。一方、スタンバイサイクル時オ
フ状態となるMISトランジスタSPQ2およびSPQ
4は、そのボディ領域が電源ノードに結合され、そのソ
ースと同一電圧レベルに保持される。同様、Nチャネル
MISトランジスタSNQ1−SNQ4においても、ス
タンバイサイクル時オン状態となるMISトランジスタ
SNQ2およびSNQ4は、そのボディ領域がPボディ
領域75に共通に結合され、またスタンバイサイクル時
オフ状態となるMISトランジスタSNQ1およびSN
Q3はそのボディ領域が接地ノードに結合され、ソース
およびボディ領域が同一電圧に保持される。
[Modification] FIG. 34A shows a structure of a modification of the seventh embodiment of the present invention. FIG. 34
In the configuration shown in (A), input signal IN is fixed at L level during a standby cycle. MIS transistor SPQ which is turned on during the standby cycle in accordance with the logic level of this input signal IN during the standby cycle
1 and SPQ3 have their body regions commonly coupled to N body region 76. On the other hand, MIS transistors SPQ2 and SPQ which are turned off during the standby cycle
4 has its body region coupled to the power supply node and is kept at the same voltage level as its source. Similarly, also in N channel MIS transistors SNQ1-SNQ4, MIS transistors SNQ2 and SNQ4 which are turned on in the standby cycle have their body regions commonly coupled to P body region 75, and are turned off in the standby cycle. SNQ1 and SN
Q3 has its body region coupled to the ground node, and its source and body regions are held at the same voltage.

【0237】これらのMISトランジスタSPQ1−S
PQ4およびSNQ1−SNQ4は、すべてSOI構造
のトランジスタであり、またそのゲート絶縁膜膜厚は薄
く(Tox)されている。そのスタンバイサイクル時に
おいては図34(B)に示すように、Nボディ領域76
へ高電圧Vppを印加しPボディ領域75へ負電圧VB
Bを印加する。入力信号INがLレベルであるものの、
このNボディ領域76の高電圧Vppにより、MISト
ランジスタSPQ1およびSPQ3がオフ状態となり、
ゲートトンネル電流が抑制される。また、MISトラン
ジスタSNQ2およびSNQ4においても、Pボディ領
域75が負電圧であり、MISトランジスタSNQ2お
よびSNQ4はオフ状態であり、ゲートトンネル電流は
抑制される。
These MIS transistors SPQ1-S
PQ4 and SNQ1-SNQ4 are all transistors having an SOI structure, and have a thin gate insulating film (Tox). In the standby cycle, as shown in FIG.
High voltage Vpp is applied to P body region 75 and negative voltage VB is applied to P body region 75.
B is applied. Although the input signal IN is at the L level,
Due to the high voltage Vpp of N body region 76, MIS transistors SPQ1 and SPQ3 are turned off,
Gate tunnel current is suppressed. Also, in MIS transistors SNQ2 and SNQ4, P body region 75 is at a negative voltage, and MIS transistors SNQ2 and SNQ4 are off, and gate tunnel current is suppressed.

【0238】したがって、入力信号INのスタンバイサ
イクル時の論理レベルがわかっている場合、スタンバイ
サイクル時オン状態となるMISトランジスタのボディ
領域のバイアスを深くすることにより、ゲート絶縁膜膜
厚が薄い場合でもゲートトンネル電流を抑制することが
できる。
Therefore, when the logic level of the input signal IN during the standby cycle is known, the bias of the body region of the MIS transistor which is turned on during the standby cycle is increased, so that even if the gate insulating film is thin, Gate tunnel current can be suppressed.

【0239】アクティブサイクル時においては、Nボデ
ィ領域76は電源電圧Vccを受け、またPボディ領域
75が、接地電圧GND(=Vss)を受ける。したが
って、これらのMISトランジスタSPQ1−SPQ4
およびSNQ1−SNQ4は、高速で入力信号INに従
って動作して出力信号OUTを生成する。
In the active cycle, N body region 76 receives power supply voltage Vcc, and P body region 75 receives ground voltage GND (= Vss). Therefore, these MIS transistors SPQ1-SPQ4
And SNQ1-SNQ4 operate at high speed in accordance with input signal IN to generate output signal OUT.

【0240】なお、この実施の形態7において、Nボデ
ィ領域76およびPボディ領域75の電圧を切換える構
成は、先の図7において示したウェルバイアス回路の構
成を利用することができる。また、これらのSOI構造
のMISトランジスタを利用する半導体装置において
は、階層構造の電源配置を利用することにより、オフリ
ーク電流を低減でき、また、ウェルバイアスを深くされ
たトランジスタは、ソースが主電源線または主接地線に
接続されるため、内部ノードの電圧レベルを確定状態に
スタンバイサイクル時保持することができ(ウェルバイ
アスが深くされたトランジスタを介してリーク電流が流
れるため)、アクティブサイクル移行時、出力信号OU
Tが論理不確定状態となるのを防止することができ、高
速かつ正確な動作を保証することができる。
In the seventh embodiment, the structure of switching the voltages of N body region 76 and P body region 75 can use the structure of the well bias circuit shown in FIG. In a semiconductor device using an MIS transistor having such an SOI structure, off-leakage current can be reduced by using a power supply arrangement having a hierarchical structure. Alternatively, since the internal node is connected to the main ground line, the voltage level of the internal node can be held at a fixed state during a standby cycle (because a leak current flows through a transistor having a deep well bias). Output signal OU
T can be prevented from being in a logic indeterminate state, and high-speed and accurate operation can be guaranteed.

【0241】以上のように、この発明の実施の形態7に
従えば、SOI構造のトランジスタのボディ領域を動作
サイクルに応じてそのバイアスを変更しており、薄いゲ
ート絶縁膜のSOI構造のトランジスタを用いても、ゲ
ートトンネル電流を抑制し、高速かつ低消費電流で動作
する半導体装置を得ることができる。
As described above, according to the seventh embodiment of the present invention, the bias of the body region of the transistor having the SOI structure is changed in accordance with the operation cycle, and the transistor having the thin gate insulating film has the SOI structure. Even if it is used, it is possible to obtain a semiconductor device which operates at high speed with low current consumption while suppressing gate tunnel current.

【0242】[実施の形態8]図35は、この発明の実
施の形態8において用いられる埋込チャネルMISトラ
ンジスタの断面構造を概略的に示す図である。図35に
おいて、埋込チャネルMISトランジスタは、基板領域
80表面に間をおいて形成される不純物領域81および
82と、これらの不純物領域81および82の間のチャ
ネル領域上に形成される薄いゲート絶縁膜83と、薄い
ゲート絶縁膜83上に形成されるゲート電極84を含
む。
[Eighth Embodiment] FIG. 35 schematically shows a sectional structure of a buried channel MIS transistor used in an eighth embodiment of the present invention. In FIG. 35, a buried channel MIS transistor includes impurity regions 81 and 82 formed on a surface of a substrate region 80 at a distance, and a thin gate insulating film formed on a channel region between these impurity regions 81 and 82. It includes a film 83 and a gate electrode 84 formed on the thin gate insulating film 83.

【0243】埋込チャネルMISトランジスタにおいて
は、導通時、チャネル(反転層)85は、この基板表面
から少し離れた基板領域内において形成される。チャネ
ル領域表面においては空乏層86がソースからドレイン
領域に向かって広がる。またチャネル(反転層)85下
には、空乏層87が形成される。この表面に形成される
空乏層容量が等価的にゲート絶縁膜83により形成され
る容量に付加される。したがって、ゲートトンネル電流
に対するゲート絶縁膜膜厚が等価的に厚くなり、反転層
85とゲート電極84の間のトンネル電流を抑制するこ
とができる。この埋込チャネルMISトランジスタを、
したがって、ゲートトンネル障壁の大きなMISトラン
ジスタとして使用することができる。すなわちゲート絶
縁膜膜厚の厚いMISトランジスタに代えて埋込みチャ
ネルMISトランジスタを利用することができる。
In the buried channel MIS transistor, when conducting, a channel (inversion layer) 85 is formed in a substrate region slightly away from the substrate surface. On the surface of the channel region, the depletion layer 86 spreads from the source to the drain region. Under the channel (inversion layer) 85, a depletion layer 87 is formed. The depletion layer capacitance formed on this surface is equivalently added to the capacitance formed by gate insulating film 83. Therefore, the thickness of the gate insulating film with respect to the gate tunnel current is equivalently increased, and the tunnel current between the inversion layer 85 and the gate electrode 84 can be suppressed. This buried channel MIS transistor is
Therefore, it can be used as a MIS transistor having a large gate tunnel barrier. That is, a buried channel MIS transistor can be used instead of a MIS transistor having a thick gate insulating film.

【0244】図36(A)および(B)は、Nチャネル
MISトランジスタのチャネル領域の不純物濃度プロフ
ァイルを概略的に示す図である。図36(A)において
は、ゲート電極としてP+型ポリシリコンゲートを利用
した場合のチャネル不純物濃度プロファイルを示す。P
+ポリシリコンをゲート電極として用いた場合、ゲート
とP型基板の仕事関数の差が少なく、空乏層ができにく
い。しきい値電圧を調節するために表面には、N型不純
物濃度が注入され、次いで深い部分に、反転層形成のた
めのP型不純物濃度が高濃度にドープされる。したがっ
て、この場合、P型基板領域のチャネル領域表面はN型
領域であり、導通時、このN型不純物領域には空乏層が
形成され、またP型不純物領域に反転層が形成される。
この反転層領域がチャネルであり、埋込チャネル型Nチ
ャネルMISトランジスタとしてこのN−MISトラン
ジスタを使用することができる。
FIGS. 36A and 36B schematically show an impurity concentration profile of the channel region of the N-channel MIS transistor. FIG. 36A shows a channel impurity concentration profile when a P + type polysilicon gate is used as a gate electrode. P
When + polysilicon is used as the gate electrode, the difference in work function between the gate and the P-type substrate is small, and a depletion layer is hardly formed. In order to adjust the threshold voltage, an N-type impurity concentration is implanted into the surface, and then a deep portion is heavily doped with a P-type impurity concentration for forming an inversion layer. Therefore, in this case, the surface of the channel region of the P-type substrate region is an N-type region. During conduction, a depletion layer is formed in the N-type impurity region, and an inversion layer is formed in the P-type impurity region.
This inversion layer region is a channel, and this N-MIS transistor can be used as a buried channel type N-channel MIS transistor.

【0245】図36(B)は、NチャネルMISトラン
ジスタに対しN+ポリシリコンゲートを用いた際の不純
物濃度プロファイルを示す図である。N+ポリシリコン
ゲートを用いた場合、ゲートとP型半導体基板領域の仕
事関数の差が大きく、空乏層が容易に形成される。した
がって、この場合、チャネル領域に高濃度にP型不純物
領域を形成して、反転層を形成する。表面のP型不純物
の濃度によりしきい値電圧の調整が行なわれる。チャネ
ル領域は、P型半導体基板領域表面に形成され、表面チ
ャネル型NチャネルMISトランジスタが形成される。
FIG. 36B is a diagram showing an impurity concentration profile when an N + polysilicon gate is used for an N-channel MIS transistor. When an N + polysilicon gate is used, the difference in work function between the gate and the P-type semiconductor substrate region is large, and a depletion layer is easily formed. Therefore, in this case, a high concentration P-type impurity region is formed in the channel region to form an inversion layer. The threshold voltage is adjusted by the concentration of the P-type impurity on the surface. The channel region is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate region, and a surface channel type N-channel MIS transistor is formed.

【0246】図37(A)は、N型半導体基板領域を使
用するPチャネルMISトランジスタのチャネル領域の
不純物濃度プロファイルを示す図である。N+ポリシリ
コンゲートがゲート電極として使用される。N+ポリシ
リコンをゲート電極として用いた場合、ゲートとN型半
導体基板領域の間の仕事関数の差が小さく、空乏層が形
成されにくい。したがって、空乏層をできやすくかつし
きい値電圧の調節を行なうため、このチャネル領域表面
にはP型不純物濃度が注入され、それより深い領域にN
型不純物のピーク濃度領域が形成される。したがって、
このN+ポリシリコンゲートを用いたMISトランジス
タにおいては、導通時、P型不純物領域が空乏層として
機能し、N型不純物注入領域が反転層として機能する。
したがって、この図37(A)においては、埋込チャネ
ル型PチャネルMISトランジスタが形成される。
FIG. 37A is a diagram showing an impurity concentration profile of a channel region of a P-channel MIS transistor using an N-type semiconductor substrate region. An N + polysilicon gate is used as the gate electrode. When N + polysilicon is used as the gate electrode, the difference in work function between the gate and the N-type semiconductor substrate region is small, and a depletion layer is not easily formed. Therefore, in order to easily form a depletion layer and adjust the threshold voltage, a P-type impurity concentration is implanted into the surface of this channel region, and N
A peak concentration region of the type impurity is formed. Therefore,
In the MIS transistor using the N + polysilicon gate, when conducting, the P-type impurity region functions as a depletion layer, and the N-type impurity implantation region functions as an inversion layer.
Therefore, in FIG. 37A, a buried channel type P-channel MIS transistor is formed.

【0247】また、図37(B)に示すように、N型半
導体基板領域表面上にP+ポリシリコンゲートを形成し
た場合、このゲート電極と基板領域との仕事関数の差は
大きく空乏層が容易に形成される。チャネル領域表面
に、しきい値電圧調整のためのN型不純物を注入し、内
部に、反転層形成のためのピーク濃度を有するN型不純
物領域を形成する。この図37(B)に示す構成の場
合、導通時、表面のN型不純物領域全体にわたって反転
層が形成される。P+ポリシリコンゲートを用いた場
合、表面チャネル型PチャネルMISトランジスタが形
成される。
When a P + polysilicon gate is formed on the surface of an N-type semiconductor substrate region as shown in FIG. 37B, the difference in work function between the gate electrode and the substrate region is large, and a depletion layer is easily formed. Is formed. An N-type impurity for adjusting a threshold voltage is implanted into the surface of the channel region, and an N-type impurity region having a peak concentration for forming an inversion layer is formed therein. In the case of the structure shown in FIG. 37B, when conducting, an inversion layer is formed over the entire N-type impurity region on the surface. When a P + polysilicon gate is used, a surface channel P-channel MIS transistor is formed.

【0248】ここで、表面チャネル型MISトランジス
タにおけるピーク濃度領域は、ほぼソース/ドレイン拡
散層の接合深さと同程度の深さの領域であり、短チャネ
ル効果および基板バイアス効果増大を抑制する。
Here, the peak concentration region of the surface channel type MIS transistor is a region having a depth substantially equal to the junction depth of the source / drain diffusion layers, and suppresses the short channel effect and the increase in the substrate bias effect.

【0249】したがって、図36(A)および図37
(A)に示す不純物濃度プロファイルを有するMISト
ランジスタを使用することにより、埋込チャネル型MI
Sトランジスタを実現でき、応じてゲートトンネル電流
を抑制することができる。
Therefore, FIG. 36 (A) and FIG.
By using the MIS transistor having the impurity concentration profile shown in FIG.
An S transistor can be realized, and the gate tunnel current can be suppressed accordingly.

【0250】図38(A)は、この発明の実施の形態8
に従う半導体装置の一例を示す図である。この図38
(A)に示す構成は、図3に示す構成に対応し、図3に
示す構成においてゲート絶縁膜膜厚がTox2のMIS
トランジスタに代えて、埋込チャネル型のMISトラン
ジスタBQ1−BQ4が用いられる。入力信号INは、
図38(B)に示すように、スタンバイサイクル時にお
いてはLレベルであり、このスタンバイサイクル時にオ
ン状態となるMISトランジスタに、埋込チャネル型の
MISトランジスタBQ1−BQ4を用いる。ゲート絶
縁膜の膜厚が薄い膜厚Tox1であっても、これらのM
ISトランジスタBQ1−BQ4は、埋込チャネル型M
ISトランジスタであり、オン状態時においては、表面
に空乏層が形成されており、その空乏層とゲート絶縁膜
とによる等価的なゲート容量が大きく、ゲートトンネル
障壁は十分大きくでき、ゲートトンネル電流は生じな
い。
FIG. 38A shows Embodiment 8 of the present invention.
1 is a diagram showing an example of a semiconductor device according to FIG. FIG. 38
The configuration shown in FIG. 3A corresponds to the configuration shown in FIG. 3, and in the configuration shown in FIG.
Instead of transistors, buried channel type MIS transistors BQ1-BQ4 are used. The input signal IN is
As shown in FIG. 38B, buried channel type MIS transistors BQ1 to BQ4 are used as MIS transistors which are at the L level in the standby cycle and turned on in the standby cycle. Even if the gate insulating film has a small thickness Tox1, these M
IS transistors BQ1-BQ4 are embedded channel type M
In the ON state, a depletion layer is formed on the surface when the transistor is turned on. The equivalent gate capacitance of the depletion layer and the gate insulating film is large. Does not occur.

【0251】[変更例]図39(A)は、この発明の実
施の形態8の変更例の構成を示す図である。この図39
(A)に示す構成は、図19に示す半導体装置に対応す
る。図39(A)においては、入力信号INは、図39
(B)に示すように、スタンバイサイクル時Lレベルで
ある。この場合、スタンバイサイクル時においてオン状
態となるMISトランジスタに、埋込チャネル型MIS
トランジスタBQa、BQb、BQcおよびBQdが用
いられる。これらのMISトランジスタBQa−BQd
は、それぞれ、図19に示すMISトランジスタPQ
a、NQb、PQc、およびNQdに対応する。埋込チ
ャネル型MISトランジスタBQa−BQdは、ゲート
絶縁膜膜厚はTox1である。
[Modification] FIG. 39A shows a structure of a modification of the eighth embodiment of the present invention. This FIG.
The structure illustrated in FIG. 19A corresponds to the semiconductor device illustrated in FIG. In FIG. 39A, the input signal IN is
As shown in (B), it is at the L level during the standby cycle. In this case, the MIS transistor which is turned on during the standby cycle is provided with a buried channel type MIS transistor.
Transistors BQa, BQb, BQc and BQd are used. These MIS transistors BQa-BQd
Are the MIS transistors PQ shown in FIG.
a, NQb, PQc, and NQd. The buried channel type MIS transistors BQa-BQd have a gate insulating film thickness of Tox1.

【0252】制御クロック信号φおよび/φは、スタン
バイ期間中、図39(B)に示すように、それぞれ、H
レベルおよびLレベルである。したがって、スイッチン
グトランジスタSWaおよびSWbは、スタンバイサイ
クル時においてはオフ状態であり、ゲート絶縁膜膜厚T
ox1のMISトランジスタPQbおよびPQd、NQ
aおよびNQcにおいては、ゲートトンネル電流はほと
んど生じず、またオフリーク電流が抑制される。
Control clock signals φ and / φ are at H level during the standby period, respectively, as shown in FIG.
Level and L level. Therefore, switching transistors SWa and SWb are off in the standby cycle, and gate insulating film thickness T
ox1 MIS transistors PQb and PQd, NQ
In a and NQc, a gate tunnel current hardly occurs, and an off-leak current is suppressed.

【0253】一方、ゲート絶縁膜膜厚Tox1の埋込チ
ャネル型MISトランジスタBQa−BQdは、スタン
バイサイクル時オン状態となるものの、そのチャネル領
域表面に形成される空乏層によりゲート絶縁膜が等価的
に厚くされ、応じてゲートトンネル電流が抑制される。
したがって、スタンバイサイクル時においてオン状態と
なるMISトランジスタに、埋込チャネル型MISトラ
ンジスタBQa−BQdを利用することにより、そのゲ
ート絶縁膜厚が薄い場合でも、十分にゲートトンネル電
流を抑制することができる。
On the other hand, although the buried channel MIS transistors BQa-BQd having the gate insulating film thickness Tox1 are turned on during the standby cycle, the gate insulating film is equivalently formed by the depletion layer formed on the surface of the channel region. The gate tunnel current is suppressed accordingly.
Therefore, by using the buried channel MIS transistors BQa-BQd as the MIS transistors that are turned on during the standby cycle, the gate tunnel current can be sufficiently suppressed even when the gate insulating film is thin. .

【0254】また、電源スイッチングトランジスタSW
aおよびSWbも、ゲート絶縁膜の薄い埋込チャネル型
MISトランジスタであってもよい。
The power supply switching transistor SW
a and SWb may also be buried channel MIS transistors having a thin gate insulating film.

【0255】また、埋込チャネル型MISトランジスタ
は、実施の形態1から7におけるゲートトンネル電流を
生じる可能性のあるMISトランジスタに適用できる。
Further, the buried channel type MIS transistor can be applied to the MIS transistor which may cause a gate tunnel current in the first to seventh embodiments.

【0256】以上のように、この発明の実施の形態8に
従えば、ゲートトンネル電流を生じさせる可能性のある
MISトランジスタに、埋込チャネル型MISトランジ
スタを使用しており、確実に、このゲートトンネル電流
を抑制することができスタンバイ期間中の、半導体装置
の消費電力を低減することができる。
As described above, according to the eighth embodiment of the present invention, a buried channel type MIS transistor is used for a MIS transistor which may cause a gate tunnel current, and this gate is surely used. Tunnel current can be suppressed, and power consumption of the semiconductor device during the standby period can be reduced.

【0257】[実施の形態9]図40(A)は、この発
明の実施の形態9において用いられるNチャネルMIS
トランジスタの断面構造を概略的に示す図である。図4
0(A)において、NチャネルMISトランジスタは、
P型半導体基板90表面に、間をおいて形成されるN型
不純物領域91aおよび91bと、これらの不純物領域
91aおよび91bの間のチャネル領域上にゲート絶縁
膜94を介して形成されるゲート電極92を含む。この
ゲート電極92にはN型不純物がドープされるが、その
ドープ量は通常の表面チャネル型MISトランジスタの
N+ドープポリシリコンゲートの場合よりも少し少なく
される。このNドープポリシリコンをゲート電極92と
して用いた場合、P型基板90のチャネル領域には、こ
のMISトランジスタの導通時、反転層93が形成され
る。このとき、ゲート電極92においては、ゲート絶縁
膜94と接触する部分において、空乏層92aがより広
く形成される。これは、Nドープポリシリコンをゲート
電極92として用いた場合、N+ドープポリシリコンを
ゲート電極として用いた場合に比べて、導通時のエネル
ギバンドベンディングが大きくなり、空乏層ができやす
くなるためである。この空乏層92aは、電荷の存在し
ない領域であり、絶縁膜として作用するため、ゲート絶
縁膜94および広い空乏層92aが、このゲート電極9
2と反転層93の間に介挿され、応じてゲートトンネル
電流に対する絶縁膜膜厚が等価的に厚くなり、ゲートト
ンネル障壁が大きくなる。したがって、ゲート絶縁膜9
4に、膜厚の薄いゲート絶縁膜(膜厚Tox1)を用い
ても、この空乏層92aにより、ゲートトンネル電流を
抑制することができる。
[Ninth Embodiment] FIG. 40A shows an N-channel MIS used in a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional structure of a transistor. FIG.
At 0 (A), the N-channel MIS transistor
N-type impurity regions 91a and 91b formed at intervals on the surface of P-type semiconductor substrate 90, and a gate electrode formed via a gate insulating film 94 on a channel region between these impurity regions 91a and 91b. 92. This gate electrode 92 is doped with an N-type impurity, but the amount of doping is made slightly smaller than in the case of an N + -doped polysilicon gate of a normal surface channel MIS transistor. When the N-doped polysilicon is used as the gate electrode 92, an inversion layer 93 is formed in the channel region of the P-type substrate 90 when the MIS transistor is turned on. At this time, in the gate electrode 92, the depletion layer 92a is formed wider in a portion in contact with the gate insulating film 94. This is because when N-doped polysilicon is used as the gate electrode 92, the energy band bending during conduction is larger than when N + -doped polysilicon is used as the gate electrode, and a depletion layer is easily formed. . The depletion layer 92a is a region where no electric charge exists, and functions as an insulating film. Therefore, the gate insulating film 94 and the wide depletion layer 92a
2 and the inversion layer 93, the thickness of the insulating film with respect to the gate tunnel current becomes equivalently thicker correspondingly, and the gate tunnel barrier increases. Therefore, the gate insulating film 9
4, a gate tunnel current can be suppressed by the depletion layer 92a even if a thin gate insulating film (thickness Tox1) is used.

【0258】図40(B)は、この発明の実施の形態9
において用いられるPチャネルMISトランジスタの断
面構造を概略的に示す図である。図40(B)におい
て、PチャネルMISトランジスタは、N型基板95の
表面に間をおいて形成されるP型不純物領域96aおよ
び96bと、これらの不純物領域96aおよび96bの
間のチャネル領域上にゲート絶縁膜99を介して形成さ
れるゲート電極97を含む。ゲート電極97はPドープ
ポリシリコンで形成され、このMISトランジスタは、
表面チャネル型MISトランジスタである。しかしなが
ら、このゲート電極97へのP型不純物のドープ量は少
なくされる。したがって、このMISトランジスタの導
通時、チャネル領域に反転層98が形成された場合、ゲ
ート電極97において絶縁膜界面でのバンドベンディン
グにより、より広い空乏層97aが形成される。
FIG. 40B shows a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a drawing schematically showing a cross-sectional structure of a P-channel MIS transistor used in the embodiment. In FIG. 40B, a P-channel MIS transistor has P-type impurity regions 96a and 96b formed on the surface of N-type substrate 95 at intervals, and a channel region between these impurity regions 96a and 96b. It includes a gate electrode 97 formed with a gate insulating film 99 interposed therebetween. The gate electrode 97 is formed of P-doped polysilicon, and the MIS transistor
This is a surface channel type MIS transistor. However, the amount of the P-type impurity doped into the gate electrode 97 is reduced. Therefore, when the inversion layer 98 is formed in the channel region during conduction of the MIS transistor, a wider depletion layer 97a is formed in the gate electrode 97 due to band bending at the interface between the insulating films.

【0259】したがって、この図40(B)に示す構成
においても、ゲート絶縁膜99と広い空乏層97aがゲ
ート電極97と反転層98の間に介挿されるため、ゲー
ト絶縁膜99の膜厚を等価的に厚くすることができ、ゲ
ートトンネル電流を抑制することができる。
Therefore, also in the structure shown in FIG. 40B, since gate insulating film 99 and wide depletion layer 97a are interposed between gate electrode 97 and inversion layer 98, the thickness of gate insulating film 99 is reduced. The thickness can be equivalently increased, and the gate tunnel current can be suppressed.

【0260】本実施の形態9においては、この図40
(A)および(B)に示すゲート空乏型MISトランジ
スタをゲートトンネル障壁の大きなMISトランジスタ
として使用する。
In the ninth embodiment, FIG.
A gate depletion type MIS transistor shown in FIGS. 1A and 1B is used as a MIS transistor having a large gate tunnel barrier.

【0261】図41は、この発明の実施の形態9に従う
半導体装置の構成の一例を示す図である。図41に示す
半導体装置の構成は、図3に示す半導体装置の構成に対
応する。この図41に示す構成においては、図3に示す
ゲート絶縁膜膜厚の厚いMISトランジスタPQ1、P
Q3、NQ2およびNQ4に代えて、ゲート絶縁膜膜厚
Tox1を有するゲート空乏型MISトランジスタGQ
1−GQ4が用いられる。入力信号INはスタンバイ時
Lレベルである。したがって、スタンバイ状態時におい
てオン状態となり、ゲートトンネル電流の流れる可能性
のあるMISトランジスタに、ゲート空乏型MISトラ
ンジスタGQ1−GQ4を用いる。残りの、スタンバイ
状態時オフ状態となるMISトランジスタNQ1、PQ
2、NQ3およびPQ4には、ゲート絶縁膜膜厚Tox
1の表面チャネル型MISトランジスタを用いる。ゲー
ト空乏型MISトランジスタGQ1−GQ4は、オン状
態時においてゲート電極の絶縁膜界面から電極内に広い
空乏層が形成され、ゲートトンネル電流を抑制する。し
たがって、ゲート絶縁膜膜厚が薄い(膜厚Tox1)場
合であっても十分に、ゲートトンネル電流を抑制するこ
とができる。
FIG. 41 shows an example of a structure of a semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention. The configuration of the semiconductor device illustrated in FIG. 41 corresponds to the configuration of the semiconductor device illustrated in FIG. In the structure shown in FIG. 41, MIS transistors PQ1 and PQ1 having a thick gate insulating film shown in FIG.
A gate depletion type MIS transistor GQ having a gate insulating film thickness Tox1 instead of Q3, NQ2 and NQ4
1-GQ4 is used. The input signal IN is at the L level during standby. Therefore, the gate depletion type MIS transistors GQ1 to GQ4 are used as MIS transistors which are turned on in the standby state and in which a gate tunnel current may flow. The remaining MIS transistors NQ1 and PQ that are turned off in the standby state
2, NQ3 and PQ4 have gate insulating film thickness Tox
One surface channel type MIS transistor is used. In the gate depletion type MIS transistors GQ1 to GQ4, a wide depletion layer is formed in the gate electrode from the interface of the insulating film to the gate electrode in the ON state, thereby suppressing the gate tunnel current. Therefore, even when the thickness of the gate insulating film is small (the thickness Tox1), the gate tunnel current can be sufficiently suppressed.

【0262】[変更例]図42は、この発明の実施の形
態9の変更例の半導体装置の構成を示す図である。この
図42に示す半導体装置は、図19に示す階層電源構成
の半導体装置に対応する。この図42に示す半導体装置
においては、図19に示す半導体装置の構成において、
スタンバイサイクル時にオン状態となるMISトランジ
スタPQa、PQc、NQbおよびNQdに代えて、ゲ
ート空乏型MISトランジスタGQa、GQb、GQc
およびGQdが用いられる。他の構成は、図19に示す
構成と同じである。
[Modification] FIG. 42 shows a structure of a semiconductor device according to a modification of the ninth embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 42 corresponds to the semiconductor device having the hierarchical power supply structure shown in FIG. In the semiconductor device shown in FIG. 42, in the configuration of the semiconductor device shown in FIG.
Instead of MIS transistors PQa, PQc, NQb and NQd which are turned on during a standby cycle, gate depletion type MIS transistors GQa, GQb, GQc
And GQd are used. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG.

【0263】この図42に示すような階層電源構成にお
いては、スタンバイ状態時においてゲートトンネル電流
が流れる可能性のあるオン状態のMISトランジスタに
ゲート空乏型MISトランジスタGQa−GQdを用い
る。したがって、この図42に示す構成の場合、スタン
バイ期間中におけるゲートトンネル電流を抑制すること
ができ、またオフ状態のMISトランジスタを流れるオ
フリーク電流も低減することができる。
In the hierarchical power supply structure shown in FIG. 42, gate depletion type MIS transistors GQa-GQd are used as MIS transistors in an on state where a gate tunnel current may flow in a standby state. Therefore, in the case of the configuration shown in FIG. 42, the gate tunnel current during the standby period can be suppressed, and the off-leak current flowing through the MIS transistor in the off state can be reduced.

【0264】なお、スイッチングトランジスタSWaお
よびSWbに、ゲート空乏型のMISトランジスタ(ゲ
ート絶縁膜膜厚Tox1)が用いられてもよい。また他
のゲートトンネル障壁の大きなMISトランジスタが用
いられてもよい。
It should be noted that a gate depletion type MIS transistor (gate insulating film thickness Tox1) may be used as switching transistors SWa and SWb. Another MIS transistor having a large gate tunnel barrier may be used.

【0265】このゲート空乏型MISトランジスタは、
先の実施の形態1から7において、ゲートトンネル電流
の生じる可能性のあるMISトランジスタへ適用するこ
とができる。
This gate depletion type MIS transistor has:
Embodiments 1 to 7 can be applied to MIS transistors in which gate tunnel current may occur.

【0266】以上のように、この発明の実施の形態9に
従えば、ゲート空乏型MISトランジスタを、スタンバ
イ状態時にオン状態となるMISトランジスタに対して
用いているため、スタンバイ期間中におけるゲートトン
ネル電流を低減でき、応じてスタンバイ期間中の消費電
流を低減することができる。
As described above, according to the ninth embodiment of the present invention, since the gate depletion type MIS transistor is used for the MIS transistor which is turned on in the standby state, the gate tunnel current during the standby period is reduced. And the current consumption during the standby period can be reduced accordingly.

【0267】[実施の形態10]図43は、この発明の
実施の形態10に従う半導体装置の構成を示す図であ
る。図43において、半導体装置は、4段のCMOSイ
ンバータ回路IVa−IVdを含む。CMOSインバー
タ回路IVcの出力は、またCMOSインバータ回路I
Vbの入力へフィードバックされる。したがって、これ
らのCMOSインバータ回路IVbおよびIVcが、イ
ンバータラッチを構成する。
[Tenth Embodiment] FIG. 43 shows a structure of a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention. In FIG. 43, the semiconductor device includes four-stage CMOS inverter circuits IVa-IVd. The output of the CMOS inverter circuit IVc is
This is fed back to the input of Vb. Therefore, these CMOS inverter circuits IVb and IVc form an inverter latch.

【0268】CMOSインバータ回路IVaは、Pチャ
ネルMISトランジスタPT1およびNチャネルMIS
トランジスタNT1を含み、CMOSインバータ回路I
Vdは、PチャネルMISトランジスタPT2およびN
チャネルMISトランジスタNT2を含む。これらのM
ISトランジスタPT1,PT2,NT1およびNT2
のゲート絶縁膜は膜厚Tox1を有する。
The CMOS inverter circuit IVa includes a P channel MIS transistor PT1 and an N channel MIS
CMOS inverter circuit I including transistor NT1
Vd is equal to the P-channel MIS transistors PT2 and N
Includes channel MIS transistor NT2. These M
IS transistors PT1, PT2, NT1 and NT2
Has a thickness Tox1.

【0269】CMOSインバータ回路IVbは、Pチャ
ネルMISトランジスタPTR1およびNチャネルMI
SトランジスタNTR1を含み、CMOSインバータ回
路IVcは、PチャネルMISトランジスタPTR2お
よびNチャネルMISトランジスタNTR2を含む。こ
れらのCMOSインバータ回路IVa−IVdは電源ノ
ード1の電圧および接地ノード2の電圧を動作電源電圧
として使用する。
CMOS inverter circuit IVb includes a P channel MIS transistor PTR1 and an N channel MI
The CMOS inverter circuit IVc includes an S transistor NTR1 and includes a P-channel MIS transistor PTR2 and an N-channel MIS transistor NTR2. These CMOS inverter circuits IVa-IVd use the voltage of power supply node 1 and the voltage of ground node 2 as operating power supply voltages.

【0270】CMOSインバータ回路IVbおよびIV
cに含まれるMISトランジスタPTR1、PTR2、
NTR1およびNTR2は、ゲートトンネル障壁が、C
MOSインバータ回路IVaおよびIVdのトランジス
タのゲートトンネル障壁よりも大きくされる。これらの
MISトランジスタPTR1、PTR2、NTR1およ
びNTR2は、ゲート絶縁膜膜厚の厚いMISトランジ
スタであってもよく、ウェルバイアスが深くされたMI
Sトランジスタであってもよく、埋込チャネル型MIS
トランジスタであってもよく、またゲート空乏型MIS
トランジスタであってもよい。以下の説明において、こ
のゲートトンネル電流を抑制する、ゲートトンネル障壁
の大きなMISトランジスタを、「トンネル電流低減M
ISトランジスタ(ITRトランジスタ)」と称す。論
理回路などの他回路には、ゲート絶縁膜の薄いMISト
ランジスタを用いる。
CMOS inverter circuits IVb and IV
c included in the MIS transistors PTR1, PTR2,
NTR1 and NTR2 have gate tunnel barriers with C
It is made larger than the gate tunnel barrier of the transistors of MOS inverter circuits IVa and IVd. These MIS transistors PTR1, PTR2, NTR1 and NTR2 may be MIS transistors having a thick gate insulating film, and the MIS transistors having a deep well bias may be used.
An S transistor may be used, and a buried channel type MIS
It may be a transistor, and a gate depletion type MIS
It may be a transistor. In the following description, an MIS transistor having a large gate tunnel barrier for suppressing the gate tunnel current is referred to as a “tunnel current reduction M”.
IS transistor (ITR transistor) ". For other circuits such as a logic circuit, an MIS transistor with a thin gate insulating film is used.

【0271】図43に示すように、ラッチ回路に、IT
RトランジスタPTR1、PTR2、NTR1およびN
TR2を利用することにより、入力信号INの論理レベ
ルがその動作状況に応じて変更され、スタンバイ状態時
において、このラッチ回路を構成するインバータIVb
およびIVcのラッチ信号の論理レベルが予め予測する
ことのできない場合においても、電源ノード1と接地ノ
ード2の間には、ITRトランジスタが用いられてお
り、ゲートトンネル電流が抑制される。
As shown in FIG. 43, IT is applied to the latch circuit.
R transistors PTR1, PTR2, NTR1 and N
By utilizing TR2, the logic level of input signal IN is changed in accordance with the operation state, and in the standby state, inverter IVb constituting this latch circuit
Even when the logic levels of latch signals IVc and IVc cannot be predicted in advance, an ITR transistor is used between power supply node 1 and ground node 2 to suppress gate tunnel current.

【0272】[変更例1]図44は、この発明の実施の
形態10の変更例1の構成を示す図である。図44にお
いて、半導体装置は、ノード100aおよび100bの
信号をラッチするクロックドCMOSインバータ回路を
含む。このクロックドCMOSインバータ回路は、電源
ノード1と接地ノード2の間に直列に接続されるITR
トランジスタPTR3、NTR3およびNTR4を含
む。ITRトランジスタPTR3およびNTR3のゲー
トがノード100bに接続される。ITRトランジスタ
NTR4のゲートへはセット信号SETが与えられる。
[First Modification] FIG. 44 shows a structure of a first modification of the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 44, the semiconductor device includes a clocked CMOS inverter circuit that latches signals at nodes 100a and 100b. This clocked CMOS inverter circuit includes an ITR connected in series between power supply node 1 and ground node 2.
Includes transistors PTR3, NTR3 and NTR4. The gates of ITR transistors PTR3 and NTR3 are connected to node 100b. Set signal SET is applied to the gate of ITR transistor NTR4.

【0273】他方のCMOSインバータ回路は、同様、
電源ノード1と接地ノード2の間に直列に接続されるI
TRトランジスタPTR4、NTR5、およびNTR6
を含む。ITRトランジスタPTR4およびNTR5の
ゲートがノード100aに接続され、ITRトランジス
タNTR6のゲートへリセット信号RSTが与えられ
る。ノード100bから出力信号OUTが生成される。
Similarly, the other CMOS inverter circuit
I connected in series between power supply node 1 and ground node 2
TR transistors PTR4, NTR5, and NTR6
including. The gates of ITR transistors PTR4 and NTR5 are connected to node 100a, and a reset signal RST is supplied to the gate of ITR transistor NTR6. Output signal OUT is generated from node 100b.

【0274】この半導体装置は、さらに、ノード100
aおよび100bの信号状態を設定するための、セット
信号SETに応答して導通してノード100aへ電源ノ
ード1の電圧を伝達するPチャネルITRトランジスタ
PTR5と、リセット信号RSTがLレベルのときに導
通し、ノード100bへ電源ノード1上の電圧を伝達す
るPチャネルITRトランジスタPTR6を含む。これ
らのITRトランジスタPTR3−PTR6およびNT
R3−NTR6は、上述のようにゲートトンネル障壁は
十分大きく、ゲートトンネル電流は抑制される。次にこ
の図44に示す半導体装置の動作を図45に示す信号波
形図を参照して説明する。
The semiconductor device further includes a node 100
P-channel ITR transistor PTR5 which conducts in response to set signal SET for transmitting the voltage of power supply node 1 to node 100a, and conducts when reset signal RST is at L level for setting signal states of a and 100b And a P-channel ITR transistor PTR6 transmitting the voltage on power supply node 1 to node 100b. These ITR transistors PTR3-PTR6 and NT
As described above, the gate tunnel barrier of R3-NTR6 is sufficiently large, and the gate tunnel current is suppressed. The operation of the semiconductor device shown in FIG. 44 will now be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0275】スタンバイ状態(ラッチ状態)において
は、セット信号SETおよびリセット信号RSTはとも
にHレベルであり、ITRトランジスタPTR5および
PTR6はともにオフ状態であり、一方、ITRトラン
ジスタNTR4およびNTR6がオン状態である。した
がって、ノード100aおよび100bは、セット状態
またはリセット状態に保持される。MISトランジスタ
NTR4およびNTR6は、ITRトランジスタであ
り、オン状態であってもそのゲートトンネル電流は十分
小さい。また、MISトランジスタPTR3、PTR
4、NTR3およびNTR5も同様、ITRトランジス
タであり、ゲートトンネル電流は十分小さい。したがっ
て、ノード100aおよび100bの信号電圧レベルに
かかわらず、すなわち、このCMOSインバータラッチ
の信号レベルにかかわらず、ゲートトンネル電流は十分
抑制される。
In the standby state (latch state), set signal SET and reset signal RST are both at H level, and ITR transistors PTR5 and PTR6 are both off, while ITR transistors NTR4 and NTR6 are on. . Therefore, nodes 100a and 100b are kept in the set state or the reset state. MIS transistors NTR4 and NTR6 are ITR transistors, and have a sufficiently small gate tunnel current even in the ON state. MIS transistors PTR3, PTR
4, NTR3 and NTR5 are also ITR transistors, and the gate tunnel current is sufficiently small. Therefore, regardless of the signal voltage level of nodes 100a and 100b, that is, regardless of the signal level of this CMOS inverter latch, the gate tunnel current is sufficiently suppressed.

【0276】セット信号SETがLレベルに立下げられ
ると、ITRトランジスタPTR5がオン状態、ITR
トランジスタNTR4がオフ状態となり、ノード100
aが電源電圧レベルに駆動される。ITRトランジスタ
PTR6はオフ状態であり、ノード100aの電圧レベ
ルがHレベルとなると、ITRトランジスタPTR4、
NTR5およびNTR6によるCMOSインバータ回路
により、ノード100bの電圧レベルがLレベルとな
る。セット信号SETがHレベルとなると、このノード
100aおよび100bがそれぞれHレベルおよびLレ
ベルに保持される。したがって、出力信号OUTが、こ
のセット信号SETの立下がりに応答してHレベルから
Lレベルに立下がる(リセット状態からセット状態に移
行時)。
When set signal SET falls to L level, ITR transistor PTR5 is turned on, and ITR transistor PTR5 is turned on.
The transistor NTR4 is turned off, and the node 100 is turned off.
a is driven to the power supply voltage level. ITR transistor PTR6 is off, and when the voltage level of node 100a attains an H level, ITR transistor PTR4,
The voltage level of node 100b is set to L level by the CMOS inverter circuit by NTR5 and NTR6. When set signal SET attains H level, nodes 100a and 100b are held at H level and L level, respectively. Therefore, output signal OUT falls from H level to L level in response to the fall of set signal SET (at the time of transition from the reset state to the set state).

【0277】次いで、この半導体装置がセット状態とき
にリセット信号RSTがLレベルに立下げられると、I
TRトランジスタPTR6がオン状態となり、一方、I
TRトランジスタNTR6がオフ状態となる。ノード1
00bがHレベルに駆動され、応じて、ITRトランジ
スタPTR3、NTR3およびNTR4により、ノード
100aが、Lレベルに駆動される。リセット信号RS
TがHレベルに立上がると、ノード100aおよび10
0bは、それぞれLレベルおよびHレベルに保持され
る。したがって、リセット信号RSTがLレベルに立下
がると、出力信号OUTがHレベルに立上がる。
Next, when the reset signal RST falls to the L level when the semiconductor device is in the set state, I
TR transistor PTR6 is turned on, while I
TR transistor NTR6 is turned off. Node 1
00b is driven to H level, and accordingly, node 100a is driven to L level by ITR transistors PTR3, NTR3 and NTR4. Reset signal RS
When T rises to the H level, nodes 100a and 10a
0b is held at the L level and the H level, respectively. Therefore, when reset signal RST falls to L level, output signal OUT rises to H level.

【0278】この図44に示す半導体装置において、動
作時においてはセット信号SETおよびリセット信号R
STがLレベルに駆動されてセットおよびリセット状態
に設定される。しかしながら、セット信号SETおよび
リセット信号RSTがともにHレベルに保持されるスタ
ンバイ状態においては、ノード100aおよび100b
はHレベルおよびLレベルまたはLレベルおよびHレベ
ルに保持される。この状態においても、ラッチ回路にI
TRトランジスタを使用しており、ゲートトンネル電流
は十分に抑制される。
In the semiconductor device shown in FIG. 44, during operation, set signal SET and reset signal R
ST is driven to the L level to be set to the set and reset states. However, in a standby state in which both set signal SET and reset signal RST are held at H level, nodes 100a and 100b
Is held at H level and L level or L level and H level. Even in this state, the latch circuit
Since a TR transistor is used, the gate tunnel current is sufficiently suppressed.

【0279】なお、セット用のITRトランジスタPT
R5およびリセット用のITRトランジスタPTR6
は、スタンバイ状態時においては、オフ状態であり、こ
の半導体装置をセット/リセットするときのみ選択的に
オン状態とされる。したがって、このITRトランジス
タPTR5およびPTR6は、ゲート絶縁膜膜厚の薄い
MISトランジスタで構成されてもよい。
The ITR transistor PT for setting
R5 and reset ITR transistor PTR6
Is off in the standby state, and is selectively turned on only when setting / resetting the semiconductor device. Therefore, ITR transistors PTR5 and PTR6 may be formed of MIS transistors having a thin gate insulating film.

【0280】[変更例2]図46は、この発明の実施の
形態10の変更例2の構成を示す図である。図46にお
いて、電源ノード1と接地ノード2の間に接続されるP
チャネルMISトランジスタPTR7とNチャネルMI
SトランジスタNTR7が1つのCMOSインバータ回
路を構成する。同様、電源ノード1と接地ノード2の間
に接続されるPチャネルMISトランジスタPTR8と
NチャネルMISトランジスタNTR8がもう1つのC
MOSインバータ回路を構成する。これらのCMOSイ
ンバータ回路は、ラッチ回路を構成する。すなわち、M
ISトランジスタPTR8およびNTR8のドレイン
が、MISトランジスタPTR7およびNTR7のゲー
トに接続される。MISトランジスタPTR7およびN
TR7のドレインが、MISトランジスタPTR8およ
びNTR8のゲートに接続される。これらのMISトラ
ンジスタPTR7、PTR8、NTR7およびNTR8
は、すべてITRトランジスタで構成される。MISト
ランジスタPTR7およびNTR7のゲートに、制御ク
ロック信号φXおよび/φXに応答して導通するトラン
スファーゲートXF1が接続される。このトランスファ
ーゲートXF1を介しての信号の流れは、MISトラン
ジスタPTR7、PTR8、NTR7およびNTR8の
電流駆動力により決定される。このMISトランジスタ
PTR8およびNTR8で構成されるCMOSインバー
タ回路の電流駆動力が大きい場合には、トランスファー
ゲートXF1を介して信号がラッチ回路から外部へ出力
される。一方、MISトランジスタPTR7およびNT
R7の電流駆動力が大きい場合には、トランスファーゲ
ートXF1を介して信号が外部からこのラッチ回路へ与
えられる。
[Modification 2] FIG. 46 shows a structure of a modification 2 of the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 46, P connected between power supply node 1 and ground node 2
Channel MIS transistor PTR7 and N channel MI
The S transistor NTR7 forms one CMOS inverter circuit. Similarly, P-channel MIS transistor PTR8 and N-channel MIS transistor NTR8 connected between power supply node 1 and ground node 2 are connected to another C
A MOS inverter circuit is configured. These CMOS inverter circuits form a latch circuit. That is, M
The drains of IS transistors PTR8 and NTR8 are connected to the gates of MIS transistors PTR7 and NTR7. MIS transistors PTR7 and N
The drain of TR7 is connected to the gates of MIS transistors PTR8 and NTR8. These MIS transistors PTR7, PTR8, NTR7 and NTR8
Are all composed of ITR transistors. Transfer gate XF1, which conducts in response to control clock signals φX and / φX, is connected to the gates of MIS transistors PTR7 and NTR7. The flow of the signal via the transfer gate XF1 is determined by the current driving force of the MIS transistors PTR7, PTR8, NTR7 and NTR8. When the current driving capability of the CMOS inverter circuit composed of MIS transistors PTR8 and NTR8 is large, a signal is output from the latch circuit to the outside via transfer gate XF1. On the other hand, MIS transistors PTR7 and NT
When the current driving capability of R7 is large, a signal is externally applied to this latch circuit via transfer gate XF1.

【0281】スタンバイ状態においては制御クロック信
号φXおよび/φXが、それぞれLレベルおよびHレベ
ルであり、トランスファーゲート(トランスミッション
ゲート)XF1はオフ状態であり、MISトランジスタ
PTR7、PTR8、NTR7およびNTR8はラッチ
状態にある。この状態において、ラッチ信号の論理レベ
ルは、先のアクティブサイクルに与えられた信号の論理
レベルに決定される。しかしながら、このラッチ信号の
論理レベルがいずれであっても、これらのMISトラン
ジスタPTR7、PTR8、NTR7およびNTR8
は、すべてITRトランジスタであり、ゲートトンネル
電流は十分に抑制される。
In the standby state, control clock signals φX and / φX are at L level and H level, respectively, transfer gate (transmission gate) XF1 is off, and MIS transistors PTR7, PTR8, NTR7 and NTR8 are in the latch state. It is in. In this state, the logic level of the latch signal is determined by the logic level of the signal applied in the previous active cycle. However, whatever the logic level of this latch signal, these MIS transistors PTR7, PTR8, NTR7 and NTR8
Are all ITR transistors, and the gate tunnel current is sufficiently suppressed.

【0282】スタンバイ状態時においてはトランスファ
ーゲートXF1はオフ状態であり、ゲートトンネル電流
はほとんど生じず、このトランスファーゲートXF1の
構成要素をゲート絶縁膜の薄いMISトランジスタで構
成しても、何らゲートトンネル電流増加の問題は生じな
い。
In the standby state, transfer gate XF1 is off, and almost no gate tunnel current is generated. Even if this transfer gate XF1 is formed of a MIS transistor having a thin gate insulating film, no gate tunnel current is generated. There is no increase problem.

【0283】以上のように、この発明の実施の形態10
に従えば、ラッチ回路の構成要素を、ITRトランジス
タで構成しており、ラッチ状態の期間のゲートトンネル
電流を抑制することができる。
As described above, Embodiment 10 of the present invention
According to the above, the components of the latch circuit are composed of ITR transistors, and the gate tunnel current during the latch state can be suppressed.

【0284】[実施の形態11]図47は、この発明の
実施の形態11に従う半導体装置の構成を示す図であ
る。図47において、この半導体装置は、アクティブ期
間中活性化されて与えられる信号をラッチするアクティ
ブラッチ回路ALと、スタンバイ期間中、このアクティ
ブラッチ回路ALのラッチ信号を保持するスタンバイラ
ッチ回路SLを含む。アクティブラッチ回路ALは、制
御クロック信号φXおよび/φXに応答して導通するト
ランスファーゲートXF2を介して論理回路に結合され
る。
[Eleventh Embodiment] FIG. 47 shows a structure of a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention. In FIG. 47, the semiconductor device includes an active latch circuit AL for latching a signal activated and applied during an active period, and a standby latch circuit SL for holding a latch signal of the active latch circuit AL during a standby period. Active latch circuit AL is coupled to a logic circuit via transfer gate XF2 which conducts in response to control clock signals φX and / φX.

【0285】アクティブラッチ回路ALは、MISトラ
ンジスタPQ10およびNQ10で構成されるCMOS
インバータと、MISトランジスタPQ11およびNQ
11で構成されるCMOSインバータ回路を含む。これ
らのCMOSインバータ回路は電源ノード101および
接地ノード102に結合される。MISトランジスタP
Q11およびNQ11のドレインノード106aが、M
ISトランジスタPQ10およびNQ10のゲートに結
合される。トランスファーゲートXF2が、これらのM
ISトランジスタPQ10およびNQ10のゲートに結
合される。またこれらのMISトランジスタPQ10、
PQ11、NQ10およびNQ11は、ゲート絶縁膜膜
厚が薄い(膜厚Tox1)MISトランジスタである。
Active latch circuit AL is formed of CMOS including MIS transistors PQ10 and NQ10.
Inverter and MIS transistors PQ11 and NQ
11 includes a CMOS inverter circuit. These CMOS inverter circuits are coupled to power supply node 101 and ground node 102. MIS transistor P
The drain node 106a of Q11 and NQ11
Coupled to the gates of IS transistors PQ10 and NQ10. The transfer gate XF2
Coupled to the gates of IS transistors PQ10 and NQ10. These MIS transistors PQ10,
PQ11, NQ10 and NQ11 are MIS transistors having a thin gate insulating film (thickness Tox1).

【0286】スタンバイラッチ回路SLは、電源ノード
1と接地ノード2の間に結合されるPチャネルMISト
ランジスタPTR10およびNチャネルMISトランジ
スタNTR10で構成されるCMOSインバータ回路
と、電源ノード1と接地ノード2の間に直列接続される
PチャネルMISトランジスタPTR11およびNチャ
ネルMISトランジスタNTR11を含む。これらのM
ISトランジスタPTR10、PTR11、NTR10
およびNTR11は、ゲートトンネル電流が低減された
ITRトランジスタである。MISトランジスタPTR
11およびNTR11のドレインノード106bが、M
ISトランジスタPTR10およびNTR10のゲート
に接続される。これらのラッチ回路ALおよびSL各々
は、いわゆるインバータラッチ回路を構成する。
Standby latch circuit SL includes a CMOS inverter circuit composed of a P-channel MIS transistor PTR10 and an N-channel MIS transistor NTR10 coupled between power supply node 1 and ground node 2, and a power supply node 1 and a ground node 2. A P-channel MIS transistor PTR11 and an N-channel MIS transistor NTR11 are connected in series. These M
IS transistor PTR10, PTR11, NTR10
And NTR11 are ITR transistors with reduced gate tunnel current. MIS transistor PTR
11 and the drain node 106b of the NTR 11
Connected to the gates of IS transistors PTR10 and NTR10. Each of these latch circuits AL and SL forms a so-called inverter latch circuit.

【0287】この半導体装置は、さらに、ノード106
aおよび106bの間で、転送制御信号φAおよびφB
に従って双方向に信号を転送する双方向転送回路105
を含む。この双方向転送回路105は、転送指示信号φ
Aに応答してノード106a上の信号を反転してノード
106bに伝達するクロックトインバータ回路105a
と、転送指示信号φBに従ってノード106bの信号を
ノード106aに転送するクロックトインバータ回路1
05bを含む。
This semiconductor device further includes a node 106
a and 106b, transfer control signals φA and φB
Transfer circuit 105 that transfers signals bidirectionally according to
including. The bidirectional transfer circuit 105 is provided with a transfer instruction signal φ
A clocked inverter circuit 105a inverting the signal on node 106a in response to A and transmitting the inverted signal to node 106b.
Clocked inverter circuit 1 for transferring the signal at node 106b to node 106a in accordance with transfer instructing signal φB.
05b.

【0288】アクティブ期間からスタンバイ期間への移
行時においては転送指示信号φAが活性化され、ノード
106a上の信号がノード106bに伝達される。一
方、スタンバイ期間からアクティブ期間への移行時にお
いては、転送指示信号φBが活性化され、スタンバイラ
ッチ回路SLにラッチされたノード106b上の信号
が、アクティブラッチ回路ALへ転送される。次に、こ
の図47に示す半導体装置の動作を図48に示す信号波
形図を参照して説明する。
At the time of transition from the active period to the standby period, transfer instruction signal φA is activated, and the signal on node 106a is transmitted to node 106b. On the other hand, at the transition from the standby period to the active period, transfer instruction signal φB is activated, and the signal on node 106b latched by standby latch circuit SL is transferred to active latch circuit AL. Next, the operation of the semiconductor device shown in FIG. 47 will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0289】アクティブ期間中は、制御クロック信号φ
XがHレベルであり、トランスファーゲートXF2はオ
ン状態であり、アクティブラッチ回路ALは論理回路に
結合される。このアクティブラッチ回路ALは、論理回
路から与えられる信号をラッチするまたは論理回路へア
クティブラッチ回路ALがラッチする信号を与える。
During the active period, control clock signal φ
X is at H level, transfer gate XF2 is on, and active latch circuit AL is coupled to a logic circuit. The active latch circuit AL latches a signal applied from a logic circuit or supplies a signal latched by the active latch circuit AL to the logic circuit.

【0290】アクティブ期間が終了しスタンバイ期間が
始まると、まず、転送指示信号φAが活性化され、ノー
ド106a上の信号がノード106bに伝達され、スタ
ンバイラッチ回路SLによりこのノード106b上の信
号がラッチされる。このスタンバイラッチ回路SLへの
信号の転送完了後、アクティブラッチ回路は、電源ノー
ド101への電源電圧供給が停止されるかまたは、ノー
ド101および102に対して設けられたゲートトンネ
ル電流低減回路が活性化され、このアクティブラッチ回
路ALにおけるゲートトンネル電流の低減が図られる。
したがって、このアクティブラッチ回路ALにおいては
スタンバイラッチ回路SLへの信号転送完了後、このノ
ード106aの保持信号の論理レベルは不定状態とな
る。一方、スタンバイラッチ回路SLは、電源ノード1
から常時動作電源電圧を供給され、ノード106bの信
号をラッチする。
When the active period ends and the standby period starts, first, transfer instructing signal φA is activated, the signal on node 106a is transmitted to node 106b, and the signal on node 106b is latched by standby latch circuit SL. Is done. After the transfer of the signal to standby latch circuit SL is completed, the active latch circuit stops the supply of the power supply voltage to power supply node 101 or activates the gate tunnel current reduction circuit provided for nodes 101 and 102. The gate tunnel current in active latch circuit AL is reduced.
Therefore, in active latch circuit AL, after the signal transfer to standby latch circuit SL is completed, the logic level of the holding signal at node 106a is in an indefinite state. On the other hand, the standby latch circuit SL is connected to the power supply node 1
Supplies an operating power supply voltage at all times, and latches the signal at node 106b.

【0291】スタンバイ期間が終了し、アクティブ期間
への移行時には、まず、転送指示信号φBが活性化さ
れ、ノード106bの信号がクロックトインバータ回路
105bを介してノード106aに伝達される。これに
より、アクティブ回路ALは、先のアクティブサイクル
時においてラッチした信号を保持する状態に復帰する。
ここでこの転送指示信号φBの活性化前においては、ア
クティブラッチ回路ALの電源ノード101および接地
ノード102へは、電源電圧Vccおよび接地電圧GN
D(=Vss)が供給されている。
At the end of the standby period and the transition to the active period, first, transfer instructing signal φB is activated, and the signal at node 106b is transmitted to node 106a via clocked inverter circuit 105b. As a result, the active circuit AL returns to the state in which the signal latched in the previous active cycle is held.
Here, before activation of transfer instruction signal φB, power supply voltage Vcc and ground voltage GN are applied to power supply node 101 and ground node 102 of active latch circuit AL.
D (= Vss) is supplied.

【0292】次いでこのアクティブラッチ回路ALに対
する信号転送が完了すると、制御クロック信号φXがH
となり、アクティブラッチ回路ALが論理回路に結合さ
れる。
When the signal transfer to active latch circuit AL is completed, control clock signal φX goes high.
And the active latch circuit AL is coupled to the logic circuit.

【0293】したがって、スタンバイ期間中は、ITR
トランジスタを構成要素とするスタンバイラッチ回路S
Lにより信号がラッチされており、一方、アクティブラ
ッチ回路は、ゲートトンネル電流が抑制された状態に設
定されている。したがって、スタンバイ期間中の消費電
流を低減することができる。またアクティブ期間への移
行時においては、スタンバイラッチ回路SLに格納され
た信号が、アクティブラッチ回路ALへ転送されてお
り、正確に、アクティブラッチ回路を、元の状態に復元
させることができる。
Therefore, during the standby period, the ITR
Standby latch circuit S composed of transistors
The signal is latched by L, while the active latch circuit is set in a state where the gate tunnel current is suppressed. Therefore, current consumption during the standby period can be reduced. At the time of transition to the active period, the signal stored in the standby latch circuit SL has been transferred to the active latch circuit AL, and the active latch circuit can be accurately restored to the original state.

【0294】図49(A)は、図47に示す転送指示信
号φAおよびφBを発生する部分の構成を概略的に示す
図である。図49(A)において、転送指示信号発生部
は、動作モード指示信号CMDに従ってスタンバイ指示
信号φSTBを発生するモード検出回路110と、モー
ド検出回路110からのスタンバイ指示信号φSTBの
活性化に応答してワンショットのパルス信号を生成する
ワンショットパルス発生回路111と、スタンバイ指示
信号φSTBを反転するインバータ112と、インバー
タ112の出力信号の立上がりに応答してワンショット
のパルス信号を発生するワンショットパルス発生回路1
13と、ワンショットパルス発生回路113の出力信号
とモード検出回路110からのスタンバイ指示信号φS
TBを受けるNOR回路115を含む。ワンショットパ
ルス発生回路111から転送指示信号φAが出力され、
ワンショットパルス発生回路113から転送指示信号φ
Bが生成され、NOR回路115から制御クロック信号
φXが出力される。次に、この図49(A)に示す転送
指示信号発生部の動作を図49(B)に示す信号波形図
を参照して説明する。
FIG. 49A schematically shows a structure of a portion generating transfer instructing signals φA and φB shown in FIG. In FIG. 49A, a transfer instruction signal generating unit generates a standby instruction signal φSTB in accordance with an operation mode instruction signal CMD, and responds to activation of standby instruction signal φSTB from mode detection circuit 110. One-shot pulse generation circuit 111 for generating a one-shot pulse signal, inverter 112 for inverting standby instruction signal φSTB, and one-shot pulse generation for generating a one-shot pulse signal in response to the rise of the output signal of inverter 112 Circuit 1
13, the output signal of the one-shot pulse generation circuit 113 and the standby instruction signal φS from the mode detection circuit 110.
Includes NOR circuit 115 receiving TB. Transfer instruction signal φA is output from one-shot pulse generation circuit 111,
Transfer instruction signal φ from one-shot pulse generation circuit 113
B is generated, and the control clock signal φX is output from the NOR circuit 115. Next, the operation of the transfer instruction signal generating section shown in FIG. 49A will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0295】アクティブ期間中は、モード検出回路11
0は、スタンバイ指示信号φSTBをLレベルに維持す
る。したがって、ワンショットパルス信号φAおよびφ
Bは、発生されない。したがって、このアクティブ期間
中は、NOR回路115からの制御クロック信号φXは
Hレベルであり、図47に示すトランスファーゲートX
F2がオン状態となる。
During the active period, the mode detection circuit 11
0 maintains the standby instruction signal φSTB at L level. Therefore, the one-shot pulse signals φA and φ
B is not generated. Therefore, during this active period, control clock signal φX from NOR circuit 115 is at H level, and transfer gate X shown in FIG.
F2 is turned on.

【0296】モード検出回路110へ与えられる動作モ
ード指示信号CMDがアクティブ期間終了指示信号(た
とえばスリープモード指示信号)のとき、モード検出回
路110は、スタンバイ指示信号φSTBをHレベルに
立上げる。このスタンバイ指示信号φSTBの立上がり
に応答してワンショットパルス発生回路111がワンシ
ョットのパルス信号を発生し、転送指示信号φAが活性
化される。このときまた、スタンバイ指示信号φSTB
の立上がりに応答して、NOR回路115からのクロッ
ク制御信号φXがLレベルに立下がる。したがって、図
47のトランスファーゲートXF2がオフ状態となる
と、双方向転送回路105により、アクティブラッチ回
路ALから、スタンバイラッチ回路SLへの信号の転送
が行なわれる。この転送指示信号φAが非活性化される
と、アクティブラッチ回路ALのゲートトンネル電流を
低減するための機構が活性化される(ゲートトンネル電
流低減回路の活性化または電源電圧供給停止)。
When operation mode instruction signal CMD applied to mode detection circuit 110 is an active period end instruction signal (for example, a sleep mode instruction signal), mode detection circuit 110 raises standby instruction signal φSTB to an H level. In response to the rise of standby instruction signal φSTB, one-shot pulse generation circuit 111 generates a one-shot pulse signal, and transfer instruction signal φA is activated. At this time, standby instruction signal φSTB
Clock control signal φX from NOR circuit 115 falls to L level. Therefore, when transfer gate XF2 in FIG. 47 is turned off, a signal is transferred from active latch circuit AL to standby latch circuit SL by bidirectional transfer circuit 105. When transfer instruction signal φA is inactivated, a mechanism for reducing gate tunnel current of active latch circuit AL is activated (activation of gate tunnel current reduction circuit or stop of power supply).

【0297】次に、動作モード指示信号CMDがスタン
バイ期間終了指示を与えると(たとえばスリープモード
終了指示信号が与えられると)、モード検出回路110
は、スタンバイ指示信号φSTBをLレベルに立下げ
る。このスタンバイ指示信号φSTBの立下がりに応答
して、インバータ112の出力信号が立上がり、ワンシ
ョットパルス発生回路113がワンショットのパルス信
号を生成し、応じて、転送指示信号φBが活性化され
る。このスタンバイ指示信号φSTBがLレベルとなっ
ても、転送指示信号φBがHレベルであり、制御クロッ
ク信号φXはLレベルを維持する。このスタンバイ指示
信号φSTBに従ってゲートトンネル電流低減機構は非
活性化されており、アクティブラッチ回路ALにおいて
は動作電源電圧は供給される。したがって、この転送指
示信号φBの活性化により、スタンバイラッチ回路SL
からアクティブラッチ回路ALへ信号を転送すると、確
実にアクティブラッチ回路ALにより転送信号がラッチ
される。
Next, when operation mode instruction signal CMD gives an instruction to end the standby period (for example, when a sleep mode end instruction signal is given), mode detection circuit 110
Lowers standby instructing signal φSTB to L level. In response to the fall of standby instruction signal φSTB, the output signal of inverter 112 rises, one-shot pulse generation circuit 113 generates a one-shot pulse signal, and transfer instruction signal φB is activated accordingly. Even when standby instruction signal φSTB attains an L level, transfer instruction signal φB is at an H level, and control clock signal φX maintains an L level. The gate tunnel current reducing mechanism is inactivated in accordance with standby instruction signal φSTB, and active power supply voltage is supplied to active latch circuit AL. Therefore, activation of transfer instruction signal φB causes standby latch circuit SL
Is transferred to the active latch circuit AL, the transfer signal is reliably latched by the active latch circuit AL.

【0298】なお、この図49(A)に示す構成におい
て、NOR回路115に代えて、転送指示信号φBの立
上がりに応答してセットされかつ、スタンバイ指示信号
φSTBの立下がりに応答してリセットされるセット/
リセットフリップフロップが用いられてもよい。確実
に、転送指示信号φBが非活性化され、スタンバイラッ
チ回路SLからアクティブラッチ回路ALへの信号の転
送が完了した後に、制御クロック信号φXをHレベルに
設定することができる。
In the structure shown in FIG. 49A, NOR circuit 115 is set in response to the rise of transfer instruction signal φB and reset in response to the fall of standby instruction signal φSTB. Set /
A reset flip-flop may be used. After the transfer instructing signal φB is inactivated and the transfer of the signal from the standby latch circuit SL to the active latch circuit AL is completed, the control clock signal φX can be set to the H level.

【0299】なお、このアクティブラッチ回路ALに対
するゲートトンネル電流低減機構としては、スタンバイ
指示信号φSTBの非活性化に応答して非活性化され、
また転送指示信号φAの立下がりに応答して活性化され
る構成が用いられればよい。たとえばスタンバイ指示信
号φSTBの立上がり遅延信号をこのアクティブラッチ
回路ALのゲートトンネル電流低減機構を制御するため
の信号として利用することができる。
The gate tunnel current reducing mechanism for active latch circuit AL is inactivated in response to inactivation of standby instruction signal φSTB.
A structure that is activated in response to the fall of transfer instruction signal φA may be used. For example, the rising delay signal of standby instruction signal φSTB can be used as a signal for controlling the gate tunnel current reducing mechanism of active latch circuit AL.

【0300】また、制御クロック信号φXは、スタンバ
イ指示信号φSTBの立下がり遅延信号の反転により形
成されてもよい。
Control clock signal φX may be formed by inverting the fall delay signal of standby instructing signal φSTB.

【0301】[変更例1]図50は、この発明の実施の
形態11の変更例1の動作を示す信号波形図である。こ
の変更例1においては、図47に示す半導体装置が用い
られる。すなわちアクティブラッチ回路ALとスタンバ
イラッチ回路SLとが用いられ、このアクティブラッチ
回路ALとスタンバイラッチ回路SLの間で、双方向転
送回路105により信号の転送を行なう。
[Modification 1] FIG. 50 is a signal waveform diagram representing an operation of a modification 1 of the embodiment 11 of the invention. In the first modification, the semiconductor device shown in FIG. 47 is used. That is, an active latch circuit AL and a standby latch circuit SL are used, and a signal is transferred by the bidirectional transfer circuit 105 between the active latch circuit AL and the standby latch circuit SL.

【0302】この変更例1の構成においては、まず制御
クロック信号φXに同期して、転送指示信号φAが変化
する。したがって、アクティブ期間中は、アクティブラ
ッチ回路ALのラッチ信号が、双方向転送回路105を
介してスタンバイラッチ回路SLに伝達される。したが
って、このアクティブ期間中にアクティブラッチ回路A
Lに対し操作が行なわれ、そのラッチ信号の論理レベル
が変化した場合即座に、アクティブラッチ回路ALの信
号変化が、双方向転送回路105を介して、スタンバイ
ラッチ回路SLに伝達される。
In the configuration of the first modification, first, transfer instruction signal φA changes in synchronization with control clock signal φX. Therefore, during the active period, the latch signal of active latch circuit AL is transmitted to standby latch circuit SL via bidirectional transfer circuit 105. Therefore, during this active period, the active latch circuit A
When an operation is performed on L and the logical level of the latch signal changes, the signal change of the active latch circuit AL is transmitted to the standby latch circuit SL via the bidirectional transfer circuit 105 immediately.

【0303】スタンバイサイクルになると、制御クロッ
ク信号φXがLレベルとなり、トランスファーゲートX
F2がオフ状態となる。また、同時に、転送指示信号φ
AがLレベルとなり、クロックトインバータ回路105
aが出力ハイインピーダンス状態となる。この制御クロ
ック信号φXの非活性化に応答して、アクティブラッチ
回路ALとスタンバイラッチ回路SLとが切離され、ア
クティブラッチ回路ALは、そのゲートトンネル電流低
減機構が活性化され、アクティブラッチ回路ALのラッ
チ信号は不確定状態となる。しかしながら、スタンバイ
ラッチ回路SLは、このスタンバイ期間中与えられた信
号をラッチし続ける(電源電圧は供給されているた
め)。
In the standby cycle, control clock signal φX attains L level, and transfer gate X
F2 is turned off. At the same time, the transfer instruction signal φ
A goes low, and the clocked inverter circuit 105
a becomes an output high impedance state. In response to the inactivation of control clock signal φX, active latch circuit AL and standby latch circuit SL are disconnected from each other, and active latch circuit AL has its gate tunnel current reducing mechanism activated and active latch circuit AL Are in an indeterminate state. However, the standby latch circuit SL keeps latching the applied signal during this standby period (because the power supply voltage is supplied).

【0304】スタンバイ期間が終了し、アクティブ期間
への移行時には、まず、転送指示信号φBが活性化さ
れ、スタンバイラッチ回路SLにラッチされた信号がア
クティブラッチ回路ALに双方向転送回路105を介し
て転送される。このときには、アクティブラッチ回路A
Lのゲートトンネル電流低減機構は非活性状態となり、
アクティブラッチ回路ALは確実に、スタンバイラッチ
回路SLから双方向転送回路105を介して与えられた
信号をラッチする。
At the end of the standby period and the transition to the active period, first, transfer instruction signal φB is activated, and the signal latched by standby latch circuit SL is transmitted to active latch circuit AL via bidirectional transfer circuit 105. Will be transferred. At this time, the active latch circuit A
The gate tunnel current reduction mechanism of L becomes inactive,
The active latch circuit AL surely latches a signal supplied from the standby latch circuit SL via the bidirectional transfer circuit 105.

【0305】転送指示信号φBが非活性化されると、制
御クロック信号φXおよび転送指示信号φAがHレベル
の活性状態となる。したがって、再び、アクティブラッ
チ回路ALのラッチ信号の変化が即座にスタンバイラッ
チ回路SLに伝達される。
When transfer instruction signal φB is inactivated, control clock signal φX and transfer instruction signal φA attain an active state of H level. Therefore, the change in the latch signal of active latch circuit AL is immediately transmitted to standby latch circuit SL again.

【0306】このスタンバイラッチ回路SLは、ゲート
トンネル障壁の大きなITRトランジスタで構成されて
おり、ゲート絶縁膜の薄いMISトランジスタに比べて
動作速度が遅い。したがって、スタンバイラッチ回路S
Lへアクティブ期間中にアクティブラッチ回路ALから
ラッチ信号を転送することにより、ラッチ/転送のタイ
ミングを考慮する必要がなく、また、スタンバイ期間移
行時における転送期間を短くすることができ、また正確
に、信号をアクティブラッチ回路ALからスタンバイラ
ッチ回路SLへ転送してスタンバイラッチ回路SLにラ
ッチさせることができる。
This standby latch circuit SL is formed of an ITR transistor having a large gate tunnel barrier, and has a lower operation speed than an MIS transistor having a thin gate insulating film. Therefore, the standby latch circuit S
By transferring the latch signal from the active latch circuit AL to L during the active period, it is not necessary to consider the latch / transfer timing, and the transfer period at the transition to the standby period can be shortened. , Can be transferred from the active latch circuit AL to the standby latch circuit SL and latched by the standby latch circuit SL.

【0307】また、スタンバイラッチ回路SLは、アク
ティブラッチ回路ALより動作速度が遅いものの、スタ
ンバイ状態時において信号をラッチしており、そのラッ
チ信号は確定状態にあり、スタンバイ期間からアクティ
ブ期間への移行時において、スタンバイラッチ回路SL
のラッチ信号に従って、双方向転送回路105を介して
アクティブラッチ回路ALへ信号を転送する場合、アク
ティブラッチ回路ALは正確に、転送された信号を高速
でラッチすることができる。
Although the standby latch circuit SL has a lower operation speed than the active latch circuit AL, it latches a signal in the standby state, and the latch signal is in a definite state, and shifts from the standby period to the active period. Sometimes, the standby latch circuit SL
When the signal is transferred to the active latch circuit AL via the bidirectional transfer circuit 105 in accordance with the latch signal, the active latch circuit AL can accurately latch the transferred signal at high speed.

【0308】図51(A)は、図50に示す制御クロッ
ク信号φX、ならびに転送指示信号φAおよびφBを発
生する制御信号発生部の構成を概略的に示す図である。
図51(A)において、制御信号発生部は、動作モード
指示信号CMDに従って、スタンバイモードが指定され
たとき、スタンバイ指示信号φSTBを活性化するモー
ド検出回路115と、このスタンバイ指示信号φSTB
の立上がりに応答してセットされるセット/リセットフ
リップフロップ117と、スタンバイ指示信号φSTB
を所定期間遅延しかつこのスタンバイ指示信号φSTB
を反転した信号を出力する反転遅延回路116と、反転
遅延回路116の出力信号の立上がりに応答してワンシ
ョットのパルス信号を発生するワンショットパルス発生
回路118を含む。セット/リセットフリップフロップ
117は、このワンショットパルス発生回路118から
のワンショットパルスの立下がりに応答してリセットさ
れる。セット/リセットフリップフロップ117の出力
/Qから、転送指示信号φAおよび制御クロック信号φ
Xが出力される。次に、この図51(A)に示す制御信
号発生部の動作を、図51(B)に示す信号波形図を参
照して説明する。
FIG. 51A schematically shows a structure of a control signal generator for generating control clock signal φX and transfer instruction signals φA and φB shown in FIG.
In FIG. 51A, a control signal generating section activates standby instruction signal φSTB when standby mode is designated according to operation mode instruction signal CMD, and a standby instruction signal φSTB
Set / reset flip-flop 117 which is set in response to the rising edge of a clock signal, and standby instruction signal φSTB.
Is delayed for a predetermined period, and standby instructing signal φSTB
And a one-shot pulse generation circuit 118 that generates a one-shot pulse signal in response to the rising edge of the output signal of the inversion delay circuit 116. Set / reset flip-flop 117 is reset in response to the fall of the one-shot pulse from one-shot pulse generation circuit 118. From output / Q of set / reset flip-flop 117, transfer instruction signal φA and control clock signal φ
X is output. Next, the operation of the control signal generator shown in FIG. 51A will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0309】アクティブ期間中は、スタンバイ指示信号
φSTBはLレベルであり、セット/リセットフリップ
フロップ117はリセット状態にあり、制御クロック信
号φXおよび転送指示信号φAはともにHレベルにあ
る。動作モード指示信号CMDが、スタンバイモードを
指定した場合、スタンバイ指示信号φSTBがHレベル
に立上がる。このスタンバイ指示信号φSTBの立上が
りに応答してセット/リセットフリップフロップ117
がセットされ、制御クロック信号φXおよび転送指示信
号φAがHレベルからLレベルに立下がる。このときま
た、スタンバイ指示信号φSTBの立上がりに応答し
て、アクティブラッチ回路ALの電源電圧の制御が行な
われる(電源電圧供給の停止などのゲートトンネル電流
低減機構の活性化)。
During the active period, standby instructing signal φSTB is at L level, set / reset flip-flop 117 is in the reset state, and control clock signal φX and transfer instructing signal φA are both at H level. When operation mode instruction signal CMD specifies the standby mode, standby instruction signal φSTB rises to H level. In response to the rise of standby instructing signal φSTB, set / reset flip-flop 117
Is set, and control clock signal φX and transfer instruction signal φA fall from H level to L level. At this time, the power supply voltage of active latch circuit AL is controlled in response to the rise of standby instruction signal φSTB (activation of gate tunnel current reduction mechanism such as stop of power supply voltage).

【0310】動作モード指示信号CMDがスタンバイ期
間の終了を指示するとき、モード検出回路115からの
スタンバイ指示信号φSTBが非活性化される。反転遅
延回路116はこのスタンバイ指示信号φSTBを所定
時間遅延している。この反転遅延回路116の有する遅
延時間の間に、このスタンバイ指示信号φSTBの非活
性化に応答してアクティブラッチ回路ALに対する電源
回復が行なわれる(ゲートトンネル電流低減機構の非活
性化)。所定期間が経過すると反転遅延回路116の出
力信号が立上がり、ワンショットパルス発生回路118
からの転送指示信号φBが所定期間活性化される。この
転送指示信号φBがLレベルに達した後、セット/リセ
ットフリップフロップ117がリセットされ、転送指示
信号φAおよび制御クロック信号φXがHレベルに立上
がる。したがって、スタンバイラッチ回路SLからアク
ティブラッチ回路ALに信号が転送された後に、アクテ
ィブラッチ回路ALが対応のトランスファーゲートXF
2を介して論理ゲートに結合される。
When operation mode instruction signal CMD instructs the end of the standby period, standby instruction signal φSTB from mode detection circuit 115 is inactivated. Inversion delay circuit 116 delays standby instruction signal φSTB by a predetermined time. During the delay time of inversion delay circuit 116, power supply recovery to active latch circuit AL is performed in response to inactivation of standby instruction signal φSTB (inactivation of gate tunnel current reduction mechanism). After a predetermined period has elapsed, the output signal of inverting delay circuit 116 rises, and one-shot pulse generating circuit 118
Is activated for a predetermined period. After transfer instruction signal φB reaches L level, set / reset flip-flop 117 is reset, and transfer instruction signal φA and control clock signal φX rise to H level. Therefore, after the signal is transferred from standby latch circuit SL to active latch circuit AL, active latch circuit AL sets the corresponding transfer gate XF
2 to a logic gate.

【0311】アクティブラッチ回路ALに対する電源電
圧を回復した後に、スタンバイラッチ回路SLからアク
ティブラッチ回路ALにラッチ信号を転送しており、ア
クティブラッチ回路ALは、正確に、転送された信号を
ラッチすることができる。
After the power supply voltage to active latch circuit AL is restored, the latch signal is transferred from standby latch circuit SL to active latch circuit AL, and active latch circuit AL must accurately latch the transferred signal. Can be.

【0312】なお、双方向転送回路のクロックトインバ
ータ回路105aおよび105bは、クロック制御の部
分のMISトランジスタを、ITRトランジスタで構成
することにより、ゲートトンネル電流およびサブスレッ
ショルドリーク電流(オフリーク電流)両者を低減する
ことができる。
Note that the clocked inverter circuits 105a and 105b of the bidirectional transfer circuit have both the gate tunnel current and the sub-threshold leakage current (off-leakage current) by forming the MIS transistor for the clock control part by an ITR transistor. Can be reduced.

【0313】[変更例2]図52は、この発明の実施の
形態11の変更例2の動作を示す信号波形図である。こ
の図52においては、用いられる半導体装置は、先の図
47に示すアクティブラッチ回路ALおよびスタンバイ
ラッチ回路SLおよび双方向転送回路105を含む。こ
の変更例2においては、アクティブラッチ回路ALに対
して動作を行なうサイクルを規定するアクティブサイク
ル規定信号φACTAに従って、アクティブラッチ回路
ALとスタンバイラッチ回路SLの間でのデータ転送が
実行される。
[Modification 2] FIG. 52 is a signal waveform diagram representing an operation of a modification 2 of the embodiment 11 of the invention. 52, the semiconductor device used includes active latch circuit AL, standby latch circuit SL, and bidirectional transfer circuit 105 shown in FIG. In the second modification, data transfer between active latch circuit AL and standby latch circuit SL is performed in accordance with active cycle defining signal φACTA which defines a cycle in which active latch circuit AL operates.

【0314】アクティブサイクル指示信号φACTAが
活性化されると、まず転送指示信号φBが活性化され、
双方向転送回路105において、スタンバイラッチ回路
SLから、アクティブラッチ回路ALへのデータ転送が
実行される。このときには、アクティブラッチ回路AL
において、電源電圧が安定化されている。転送指示信号
φBが非活性化され、スタンバイラッチ回路SLからア
クティブラッチALへの信号転送が完了すると、次いで
制御クロック信号φXが活性状態となり、トランスファ
ーゲートXF2がオン状態となる。これにより、アクテ
ィブラッチ回路ALが対応の論理回路に結合され、ラッ
チ信号の転送または論理回路からの信号のラッチなどの
処理が実行される。
When active cycle instruction signal φACTA is activated, transfer instruction signal φB is first activated.
In bidirectional transfer circuit 105, data transfer from standby latch circuit SL to active latch circuit AL is performed. At this time, the active latch circuit AL
, The power supply voltage is stabilized. When transfer instruction signal φB is inactivated and the signal transfer from standby latch circuit SL to active latch AL is completed, control clock signal φX is activated, and transfer gate XF2 is turned on. Thereby, the active latch circuit AL is coupled to the corresponding logic circuit, and processing such as transfer of a latch signal or latching of a signal from the logic circuit is performed.

【0315】このアクティブラッチ回路ALに対する処
理が完了すると、制御クロック信号φXの立上がりから
所定時間遅れて、転送指示信号φAが活性化される。こ
の転送指示信号φAの活性化に従ってクロックトインバ
ータ回路105aが活性化され、アクティブラッチ回路
ALからスタンバイラッチ回路SLへの信号の転送が行
なわれる。このアクティブラッチ回路ALからスタンバ
イラッチ回路SLへの信号転送が完了し、所定時間経過
すると、アクティブサイクル指示信号φACTAが非活
性化され、このアクティブラッチ回路ALに対する動作
サイクルが完了する。このアクティブサイクル指示信号
φACTAの非活性化に応答してアクティブラッチ回路
ALに対する電源電圧が、ゲートトンネル電流を低減す
るように制御される(たとえば電源電圧の供給遮断
等)。スタンバイラッチ回路SLは、アクティブサイク
ル指示信号φACTAの活性化の期間内に転送指示信号
φAの活性化に応答して、アクティブラッチ回路ALに
おいて処理された信号を受けてラッチしている。したが
って、アクティブ期間における論理処理速度に悪影響を
及ぼすことなく高速動作性を保証し、かつスタンバイ期
間中における消費電流を低減することができる。以後、
この動作が、アクティブラッチ回路ALに対する動作が
行なわれるごとに繰返し実行される。
When the processing for active latch circuit AL is completed, transfer instruction signal φA is activated with a delay of a predetermined time from the rise of control clock signal φX. Clocked inverter circuit 105a is activated in accordance with activation of transfer instruction signal φA, and a signal is transferred from active latch circuit AL to standby latch circuit SL. When the signal transfer from active latch circuit AL to standby latch circuit SL is completed and a predetermined time has elapsed, active cycle instruction signal φACTA is inactivated, and the operation cycle for active latch circuit AL is completed. In response to the deactivation of active cycle instruction signal φACTA, the power supply voltage to active latch circuit AL is controlled to reduce the gate tunnel current (for example, the supply of the power supply voltage is cut off). Standby latch circuit SL receives and processes the signal processed by active latch circuit AL in response to activation of transfer instruction signal φA during the activation period of active cycle instruction signal φACTA. Therefore, high-speed operability can be ensured without adversely affecting the logic processing speed during the active period, and current consumption during the standby period can be reduced. Since then
This operation is repeatedly performed each time the operation on active latch circuit AL is performed.

【0316】図53は、図52に示す各信号を発生する
制御信号発生部の構成を概略的に示す図である。図53
において、制御信号発生部は、動作モード指示信号CM
Dに従って、このアクティブラッチ回路ALに対する動
作が行なわれる期間を示すアクティブサイクル指示信号
φACTAを発生するモード検出回路120と、モード
検出回路120からのアクティブサイクル指示信号φA
CTAの活性化に応答してワンショットのパルス信号を
発生するワンショットパルス発生回路121と、ワンシ
ョットパルス発生回路121からのパルス信号を反転す
るインバータ回路122と、インバータ回路122の出
力信号とアクティブサイクル指示信号φACTAとを受
けるAND回路123と、AND回路123の出力信号
の立上がり(活性化)に応答してワンショットのパルス
信号を発生するワンショットパルス発生回路124と、
ワンショットパルス発生回路124の出力するパルス信
号を所定時間遅延する遅延回路125と、遅延回路12
5の出力信号の立上がりに応答してワンショットのパル
ス信号を発生するワンショットパルス発生回路126を
含む。
FIG. 53 is a diagram schematically showing a configuration of a control signal generating portion for generating each signal shown in FIG. FIG.
, The control signal generation unit includes the operation mode instruction signal CM
D, an active cycle instructing signal φACTA indicating a period during which operation on active latch circuit AL is performed, and an active cycle instructing signal φA from mode detecting circuit 120.
One-shot pulse generation circuit 121 for generating a one-shot pulse signal in response to activation of CTA, inverter circuit 122 for inverting the pulse signal from one-shot pulse generation circuit 121, and output signal of inverter circuit 122 An AND circuit 123 receiving cycle instruction signal φACTA, a one-shot pulse generating circuit 124 for generating a one-shot pulse signal in response to a rise (activation) of an output signal of AND circuit 123,
A delay circuit 125 for delaying a pulse signal output from the one-shot pulse generation circuit 124 for a predetermined time;
5 includes a one-shot pulse generation circuit 126 for generating a one-shot pulse signal in response to the rise of the output signal of FIG.

【0317】ワンショットパルス発生回路121および
126から転送指示信号φBおよびφAがそれぞれ出力
される。またワンショットパルス回路124から、制御
クロック信号φXが発生される。遅延回路125は、こ
のアクティブラッチ回路ALに対する信号の処理が行な
われ、アクティブラッチ回路ALのラッチ信号が確定状
態となるのに必要とされる期間に等しい遅延時間を有す
る。
Transfer instruction signals φB and φA are output from one-shot pulse generation circuits 121 and 126, respectively. Further, control clock signal φX is generated from one-shot pulse circuit 124. Delay circuit 125 has a delay time equal to the period required for the processing of the signal to active latch circuit AL and for the latch signal of active latch circuit AL to be in a defined state.

【0318】この図53に示す制御信号発生部において
は、動作モード指示信号(またはコマンド)CMDが与
えられると、モード検出回路120は、このアクティブ
ラッチ回路ALに対する動作が行なわれる期間アクティ
ブサイクル指示信号φACTAを活性化する。これは、
たとえばアクティブラッチ回路を含む全体装置が、クロ
ック信号CLKに同期して動作しており、この動作モー
ド指示信号CMDがある動作モードを指定したとき、こ
のクロック信号CLKに同期してアクティブサイクル指
示信号φACTAが、このクロック信号の所定サイクル
経過後にアクティブラッチ回路の活性化のタイミングに
合わせて所定期間活性化される構成にたとえば対応す
る。
In the control signal generating portion shown in FIG. 53, when an operation mode designating signal (or command) CMD is applied, mode detection circuit 120 provides an active cycle designating signal for a period during which operation on active latch circuit AL is performed. Activate φACTA. this is,
For example, the entire device including the active latch circuit operates in synchronization with clock signal CLK, and when operation mode designating signal CMD designates a certain operation mode, active cycle designating signal φACTA in synchronization with clock signal CLK. Corresponds to, for example, a configuration that is activated for a predetermined period in synchronization with the activation timing of the active latch circuit after a predetermined cycle of the clock signal elapses.

【0319】このアクティブサイクル指示信号φACT
Aが活性化されると、ワンショットパルス発生回路12
1からの転送指示信号φBが活性化され、スタンバイラ
ッチ回路SLからアクティブラッチ回路ALへの信号の
転送が行なわれる。アクティブサイクル指示信号φAC
TAが活性化され、かつ転送指示信号φBが非活性状態
となると、ワンショットパルス発生回路124が制御ク
ロック信号φXを活性化する。すなわち、アクティブラ
ッチ回路ALにおいて、電源制御がアクティブサイクル
指示信号φACTAによって行なわれて電源電圧が回復
し、かつスタンバイラッチ回路SLからのデータ転送が
完了した後に制御クロック信号φXが活性化され、アク
ティブラッチ回路ALが対応の論理回路に結合される。
Active cycle instruction signal φACT
When A is activated, the one-shot pulse generation circuit 12
1 is activated, and the signal is transferred from standby latch circuit SL to active latch circuit AL. Active cycle instruction signal φAC
When TA is activated and transfer instruction signal φB is deactivated, one-shot pulse generation circuit 124 activates control clock signal φX. More specifically, in active latch circuit AL, power supply control is performed by active cycle instructing signal φACTA to restore the power supply voltage, and after completion of data transfer from standby latch circuit SL, control clock signal φX is activated to activate active latch circuit AL. Circuit AL is coupled to a corresponding logic circuit.

【0320】この制御クロック信号φXが活性化される
と、遅延回路125が有する遅延時間が経過した後に転
送指示信号φAが、ワンショットパルス発生回路126
により発生される。したがって、アクティブラッチ回路
ALに対し論理回路による信号処理が完了し、アクティ
ブラッチ回路ALのラッチ信号が確定した後に、転送指
示信号φAが活性化されてアクティブラッチ回路ALか
らスタンバイラッチ回路SLへの信号の転送が実行され
る。アクティブラッチ回路ALに対する処理が実行され
るサイクル内においてスタンバイラッチ回路SLの信号
の転送が行なわれており、この転送のために特別のサイ
クルを設ける必要がなく、また、アクティブラッチ回路
ALからスタンバイラッチ回路SLの信号転送が、論理
回路の処理動作に悪影響を及ぼすことがなく、全体装置
の動作速度の低減が防止される。
When control clock signal φX is activated, transfer instruction signal φA changes to one-shot pulse generation circuit 126 after the delay time of delay circuit 125 has elapsed.
Generated by Therefore, after signal processing of the active latch circuit AL by the logic circuit is completed and the latch signal of the active latch circuit AL is determined, the transfer instruction signal φA is activated, and the signal from the active latch circuit AL to the standby latch circuit SL is activated. Is executed. The signal of standby latch circuit SL is transferred in the cycle in which the processing for active latch circuit AL is executed, and there is no need to provide a special cycle for this transfer. The signal transfer of the circuit SL does not adversely affect the processing operation of the logic circuit, and a reduction in the operation speed of the entire device is prevented.

【0321】なお、制御クロック信号φXは、転送指示
信号φAが活性化されると、適当なタイミングで非活性
化され、トランスファゲートXF2がオフ状態となる。
Note that control clock signal φX is inactivated at an appropriate timing when transfer instruction signal φA is activated, and transfer gate XF2 is turned off.

【0322】[変更例3]図54は、この発明の実施の
形態11の変更例3の動作を示す信号波形図である。こ
の変更例3においては、クロック信号CLKが動作サイ
クルを規定する。半導体装置の構成は、図47に示す構
成と同じであり、アクティブラッチ回路ALおよびスタ
ンバイラッチ回路SLと、これらのラッチ回路ALおよ
びSL間の信号転送を行なう双方向転送回路105と、
アクティブラッチ回路ALを論理回路に結合するトラン
スファーゲートXF2を含む。次に、この変更例3の動
作を図54に示す信号波形図を参照して説明する。
[Third Modification] FIG. 54 is a signal waveform diagram representing an operation of a third modification of the eleventh embodiment of the present invention. In the third modification, the clock signal CLK defines an operation cycle. The configuration of the semiconductor device is the same as the configuration shown in FIG. 47, and includes an active latch circuit AL and a standby latch circuit SL;
Includes transfer gate XF2 coupling active latch circuit AL to a logic circuit. Next, the operation of the third modification will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0323】クロック信号CLKのサイクル♯1におい
て動作モード指示信号に従ってアクティブサイクル指示
信号φACTAが活性化される。このアクティブサイク
ル指示信号φACTAの活性化に従って、アクティブラ
ッチ回路ALに対する電源回復処理が行なわれる。この
アクティブラッチ回路ALに対する電源回復処置が完了
すると、転送指示信号φBが活性化され、スタンバイラ
ッチ回路SLのノード106bにラッチされている信号
が、双方向転送回路105を介して、アクティブラッチ
回路ALのノード106aに転送される。応じて、アク
ティブラッチ回路ALのノード106aの信号電位は、
スタンバイラッチ回路SLのラッチ信号が規定する信号
電位レベルとなる。
In cycle # 1 of clock signal CLK, active cycle instruction signal φACTA is activated according to the operation mode instruction signal. In accordance with activation of active cycle instruction signal φACTA, power supply recovery processing for active latch circuit AL is performed. When the power supply recovery process for the active latch circuit AL is completed, the transfer instruction signal φB is activated, and the signal latched at the node 106b of the standby latch circuit SL is transferred to the active latch circuit AL via the bidirectional transfer circuit 105. Is transferred to the node 106a. Accordingly, the signal potential of node 106a of active latch circuit AL becomes
The signal potential level is defined by the latch signal of the standby latch circuit SL.

【0324】クロック信号CLKのサイクル♯2におい
て、このアクティブラッチ回路ALに対する活性化信号
である制御クロック信号φXが活性化され、アクティブ
ラッチ回路ALがトランスファーゲートXF2を介して
論理回路に結合される。この論理回路により、アクティ
ブラッチ回路ALにラッチされた信号に対する処理が行
なわれる。
In cycle # 2 of clock signal CLK, control clock signal φX, which is an activation signal for active latch circuit AL, is activated, and active latch circuit AL is coupled to the logic circuit via transfer gate XF2. The logic circuit performs processing on the signal latched by active latch circuit AL.

【0325】このクロック信号CLKのサイクル♯2に
おいて、必要な処理が行なわれ、アクティブラッチ回路
ALに対する信号の処理が実行される。この信号処理に
応じて、アクティブラッチ回路ALのノード106aの
信号電位が変化する。この変化タイミングは、論理回路
の信号処理タイミングにより決定される。したがって、
図54においては、このノード106aの信号電位変化
タイミングを、ある時間幅をもって示している。
In cycle # 2 of clock signal CLK, necessary processing is performed, and signal processing for active latch circuit AL is performed. In accordance with this signal processing, the signal potential of node 106a of active latch circuit AL changes. This change timing is determined by the signal processing timing of the logic circuit. Therefore,
In FIG. 54, the signal potential change timing of the node 106a is shown with a certain time width.

【0326】このクロックサイクル♯2においてアクテ
ィブラッチ回路ALに対する処理が完了すると、次のサ
イクル♯3において、制御クロック信号φXが非活性化
される。制御クロック信号φXが非活性化されると、次
いで転送指示信号φAが活性化され、アクティブラッチ
回路ALにラッチされた信号がスタンバイラッチ回路S
Lへ転送される。そのスタンバイラッチ回路SLへの信
号転送が完了すると、アクティブラッチ回路ALに対す
る電源制御が行なわれ、ゲートトンネル電流の低減が行
なわれる。
When the processing for active latch circuit AL is completed in clock cycle # 2, control clock signal φX is inactivated in the next cycle # 3. When control clock signal φX is inactivated, transfer instructing signal φA is subsequently activated, and the signal latched by active latch circuit AL is applied to standby latch circuit S
L. When the signal transfer to standby latch circuit SL is completed, power supply control for active latch circuit AL is performed, and gate tunnel current is reduced.

【0327】アクティブサイクル指示信号φACTA
は、このクロックサイクル♯3において非活性化されて
もよく、また他の論理回路が動作している期間活性状態
に維持されてもよい。
Active cycle instruction signal φACTA
May be inactivated in clock cycle # 3, or may be kept active while another logic circuit is operating.

【0328】この図54に示すように、アクティブラッ
チ回路ALに対する信号処理が行なわれたサイクルの次
のサイクルで、アクティブラッチ回路からスタンバイラ
ッチ回路SLへの信号を転送することにより、アクティ
ブラッチ回路ALからスタンバイラッチ回路SLへの転
送時間を考慮してクロック信号のサイクル期間を決定す
る必要がなく、高速動作性に対する悪影響は生じず、ま
たこのアクティブラッチ回路ALのスタンバイ状態時
(スタンバイ期間時)における消費電流を低減すること
もできる。
As shown in FIG. 54, the signal is transferred from the active latch circuit to the standby latch circuit SL in the cycle following the cycle in which the signal processing for the active latch circuit AL is performed, whereby the active latch circuit AL is transferred. There is no need to determine the cycle period of the clock signal in consideration of the transfer time from the active latch circuit SL to the standby latch circuit SL. Current consumption can also be reduced.

【0329】図55は、図54に示す各信号を発生する
制御信号発生部の構成を概略的に示す図である。図55
において、制御信号発生部は、動作モード指示信号CM
Dとクロック信号CLKとを受け、このクロック信号C
LKの立上がりで、動作モード指示信号CMDの状態に
従って、アクティブサイクル指示信号φACTAを活性
化するモード検出回路130と、アクティブサイクル指
示信号φACTAをクロック信号CLKに従って転送す
るシフタ131と、シフタ131の出力信号φSHの立
上がりに応答してセットされて制御クロック信号φXを
Hレベルにセットするセット/リセットフリップフロッ
プ132と、制御クロック信号φXをクロック信号CL
Kに従って転送するシフタ133と、シフタ133の出
力信号の立上がりに応答してワンショットのパルス信号
を生成するワンショットパルス発生回路134と、アク
ティブサイクル指示信号φACTAを所定時間遅延する
遅延回路135と、遅延回路135の出力信号の立上が
りに応答してワンショットのパルス信号を発生するワン
ショットパルス発生回路136を含む。
FIG. 55 is a diagram schematically showing a configuration of a control signal generating portion for generating each signal shown in FIG. FIG.
, The control signal generation unit includes the operation mode instruction signal CM
D and the clock signal CLK, and the clock signal C
At the rise of LK, mode detection circuit 130 for activating active cycle instruction signal φACTA in accordance with the state of operation mode instruction signal CMD, shifter 131 for transferring active cycle instruction signal φACTA in accordance with clock signal CLK, and output signal of shifter 131 a set / reset flip-flop 132 which is set in response to the rise of φSH to set control clock signal φX to an H level;
A shifter 133 for transferring in accordance with K, a one-shot pulse generation circuit 134 for generating a one-shot pulse signal in response to a rise of an output signal of shifter 133, a delay circuit 135 for delaying active cycle instruction signal φACTA for a predetermined time, A one-shot pulse generation circuit 136 for generating a one-shot pulse signal in response to the rise of the output signal of delay circuit 135 is included.

【0330】セット/リセットフリップフロップ132
から、制御クロック信号φXが出力され、ワンショット
パルス発生回路134および136から、転送指示信号
φAおよびφBがそれぞれ出力される。遅延回路135
は、アクティブサイクル指示信号φACTAが活性化さ
れたとき、アクティブラッチ回路ALの動作電源電圧回
復に必要とされる時間に等しい遅延時間を有する。この
遅延回路135を設けることにより、アクティブサイク
ル移行時において、十分にアクティブラッチ回路ALの
電源電圧が回復した後に、スタンバイラッチ回路SLか
らアクティブラッチ回路ALへの信号転送を行ない、ア
クティブラッチ回路における正確な信号のラッチを保証
する。
Set / reset flip-flop 132
, Control clock signal φX is output, and one-shot pulse generation circuits 134 and 136 output transfer instruction signals φA and φB, respectively. Delay circuit 135
Has a delay time equal to the time required for the operation power supply voltage recovery of active latch circuit AL when active cycle instruction signal φACTA is activated. By providing this delay circuit 135, at the time of transition to the active cycle, after the power supply voltage of the active latch circuit AL is sufficiently recovered, the signal is transferred from the standby latch circuit SL to the active latch circuit AL. Guarantees the proper signal latch.

【0331】シフタ131および133は、それぞれ所
定のクロックサイクル期間にわたって与えられた信号を
転送して遅延する。したがって、シフタ131および1
33は、それぞれ、クロック信号CLKの半サイクル単
位でその遅延時間を設定することができる。このシフタ
131の転送サイクル数を調整することにより、制御ク
ロック信号φXが活性状態となるクロックサイクル期間
を、図54に示すサイクル♯1および♯3いずれにも設
定することができる。シフタ133を用いることによ
り、制御クロック信号φXが非活性状態となった後に、
転送指示信号φAを生成することができる。またシフタ
133により、制御クロック信号φXの活性化期間をク
ロックサイクルの半サイクル単位で調節することもでき
る。
Shifters 131 and 133 each transfer and delay the applied signal over a predetermined clock cycle period. Therefore, shifters 131 and 1
Each of the reference numerals 33 can set its delay time in a unit of a half cycle of the clock signal CLK. By adjusting the number of transfer cycles of shifter 131, the clock cycle period in which control clock signal φX is activated can be set to both cycles # 1 and # 3 shown in FIG. By using the shifter 133, after the control clock signal φX becomes inactive,
Transfer instruction signal φA can be generated. The shifter 133 can also adjust the activation period of the control clock signal φX in half clock cycle units.

【0332】この制御信号発生部は、さらに、アクティ
ブサイクル指示信号φACTAの立上がりに応答してセ
ットされかつ転送指示信号φAの立下がりに応答してリ
セットされるセット/リセットフリップフロップ137
を含む。このセット/リセットフリップフロップ137
の出力Qからの信号が、アクティブラッチALの電源制
御のために使用される(階層電源構成の場合、電源スイ
ッチトランジスタに対する制御クロック信号φとしてこ
のセット/リセットフリップフロップ137の出力Qか
らの信号が使用される)。
The control signal generating portion is further set / reset flip-flop 137 which is set in response to the rise of active cycle instruction signal φACTA and reset in response to the fall of transfer instruction signal φA.
including. This set / reset flip-flop 137
From the output Q of the set / reset flip-flop 137 as a control clock signal φ for the power switch transistor in the hierarchical power supply configuration. used).

【0333】なお、この図54に示す信号波形におい
て、シフタ131のクロック転送サイクルを0に設定し
た場合、クロックサイクル♯1および♯2を1つのクロ
ックサイクルとして、アクティブラッチ回路とスタンバ
イラッチ回路SLとの間での信号転送が行なわれる。
In the signal waveforms shown in FIG. 54, when the clock transfer cycle of shifter 131 is set to 0, clock cycles # 1 and # 2 are regarded as one clock cycle, and active latch circuit and standby latch circuit SL Is performed between the signals.

【0334】[変更例4]図56(A)は、この発明の
実施の形態11の変更例4の構成を概略的に示す図であ
る。図56(A)に示す構成においては、複数段の論理
回路LG♯1−LG♯nが同期設計されており、活性化
信号φL1−φLnに従って順次処理を実行する。これ
らの論理回路LG♯1−LG♯nそれぞれに対応してラ
ッチ回路LT♯1−LT♯nが設けられる。ラッチ回路
LT♯1−LT♯nは同一構成を有するため、図56
(A)において、ラッチ回路LT♯iの構成を代表的に
示す。ラッチ回路LT♯iは、アクティブラッチ回路A
L、スタンバイラッチ回路SL、制御クロック信号φX
iに従ってアクティブラッチ回路ALと論理回路LG♯
iと結合するトランスファーゲートXF2、および転送
指示信号φAiおよびφBに従ってアクティブラッチ回
路ALとスタンバイラッチ回路SLの間で信号転送を行
なう双方向転送回路105を含む。アクティブラッチ回
路ALからスタンバイラッチ回路SLへの信号転送を制
御する転送指示信号φAiが、ラッチ回路LT♯1−L
T♯nに対し個々に生成される。一方、スタンバイ状態
終了時スタンバイラッチ回路SLからアクティブラッチ
回路ALへの信号転送を指示する転送指示信号φBが、
ラッチ回路LT♯1−LT♯nに共通に生成される。次
に、この図56(A)に示す半導体装置の動作を図56
(B)に示す信号波形図を参照して説明する。
[Modification 4] FIG. 56A schematically shows a structure of a modification 4 of the embodiment 11 of the invention. In the configuration shown in FIG. 56A, a plurality of stages of logic circuits LG # 1-LG # n are synchronously designed, and sequentially execute processing in accordance with activation signals φL1-φLn. Latch circuits LT # 1-LT # n are provided corresponding to these logic circuits LG # 1-LG # n, respectively. Since latch circuits LT # 1-LT # n have the same configuration,
14A representatively shows the configuration of latch circuit LT # i. The latch circuit LT # i includes an active latch circuit A
L, standby latch circuit SL, control clock signal φX
i, the active latch circuit AL and the logic circuit LG #
transfer gate XF2 coupled to circuit i, and bidirectional transfer circuit 105 for performing signal transfer between active latch circuit AL and standby latch circuit SL in accordance with transfer instruction signals φAi and φB. Transfer instruction signal φAi for controlling signal transfer from active latch circuit AL to standby latch circuit SL is supplied to latch circuit LT # 1-L
Generated individually for T♯n. On the other hand, when the standby state ends, a transfer instruction signal φB instructing a signal transfer from the standby latch circuit SL to the active latch circuit AL is given by:
It is generated commonly for latch circuits LT # 1-LT # n. Next, the operation of the semiconductor device shown in FIG.
This will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0335】スタンバイ期間が完了して、アクティブサ
イクルが始まると、まず転送指示信号φBが活性化さ
れ、ラッチ回路LT♯1−LT♯nにおいて、スタンバ
イラッチ回路SLからアクティブラッチ回路ALへの信
号転送が行なわれる。このときには、スタンバイ状態時
において電源制御が行なわれていたアクティブラッチ回
路ALに対する電源は回復している。アクティブサイク
ル指示信号φACTAが活性化されると、次いで論理回
路LG♯1−LG♯nは活性制御信号φL1−φLnに
従って順次活性化され、それぞれ前段の論理回路から与
えられた信号に対する処理を実行する。このとき、また
ラッチ回路LT♯1−LT♯nにおいては、対応の論理
回路に対する活性制御信号φLiが活性状態となると、
制御クロック信号φXiが所定のタイミングで活性化さ
れ、トランスファーゲートXF2が導通し、アクティブ
ラッチ回路ALと論理回路LG♯iが結合される。
When the standby period is completed and the active cycle starts, first, transfer instructing signal φB is activated, and signal transfer from standby latch circuit SL to active latch circuit AL is performed in latch circuits LT # 1-LT # n. Is performed. At this time, the power supply to the active latch circuit AL for which power supply control was performed in the standby state has been restored. When active cycle instructing signal φACTA is activated, logic circuits LG # 1-LG # n are sequentially activated in accordance with activation control signals φL1-φLn, and execute processing on signals given from the preceding logic circuits, respectively. . At this time, in latch circuits LT # 1-LT # n, when activation control signal φLi for the corresponding logic circuit is activated,
Control clock signal φXi is activated at a predetermined timing, transfer gate XF2 is rendered conductive, and active latch circuit AL and logic circuit LG # i are coupled.

【0336】論理回路LG♯1−LG♯nにおいて、そ
れぞれ活性制御信号φL1−φLnに従って動作を実行
し、その実行結果がラッチ回路LT♯1−LT♯nのア
クティブラッチ回路ALにラッチされる。次のサイクル
において、このアクティブラッチ回路ALにラッチされ
た信号が、双方向転送回路105を介して対応のスタン
バイラッチ回路SLへ転送される。すなわち、論理回路
LG♯1−LG♯nにおいて活性制御信号φL1−φL
nが活性化されると、次のサイクルで、転送指示信号φ
A1−φAnが活性化される。したがって、論理回路L
G♯iが動作し、信号処理を行なったサイクルの次のサ
イクルにおいて、アクティブラッチ回路からスタンバイ
ラッチ回路SLへの信号転送が行なわれている。したが
って、各動作サイクルにおいて、論理回路の信号処理タ
イミングによるアクティブラッチ回路ALの信号確定タ
イミングと、このスタンバイラッチ回路SLへの信号転
送タイミングを考慮する必要がなく、十分余裕を持っ
て、アクティブラッチ回路からスタンバイラッチ回路S
Lへ信号を転送することができ、タイミング調整のため
の回路が不要となり、回路要素数の低減および応じて消
費電力の低減を実現することができる。
In logic circuits LG # 1-LG # n, operations are performed in accordance with activation control signals φL1-φLn, respectively, and the execution results are latched in active latch circuits AL of latch circuits LT # 1-LT # n. In the next cycle, the signal latched by active latch circuit AL is transferred to corresponding standby latch circuit SL via bidirectional transfer circuit 105. That is, in logic circuits LG # 1-LG # n, activation control signals φL1-φL
When n is activated, in the next cycle, transfer instructing signal φ
A1-φAn is activated. Therefore, the logic circuit L
In the cycle following the cycle in which G # i operates and performs signal processing, a signal is transferred from the active latch circuit to the standby latch circuit SL. Therefore, in each operation cycle, it is not necessary to consider the signal decision timing of the active latch circuit AL based on the signal processing timing of the logic circuit and the signal transfer timing to the standby latch circuit SL. To standby latch circuit S
Signals can be transferred to L, and a circuit for adjusting timing is not required, so that the number of circuit elements can be reduced and power consumption can be reduced accordingly.

【0337】図57(A)は、図56(A)に示す転送
指示信号φAiを発生する部分の構成を概略的に示す図
である。図57(A)において、転送指示信号発生部
は、活性制御信号φLiをクロック信号CLKに同期し
て1クロックサイクル期間転送するシフタ140と、シ
フタ140の出力信号の立上がりに応答してワンショッ
トのパルス信号を発生するワンショットパルス発生回路
141を含む。このワンショットパルス発生回路141
から、転送指示信号φAiが出力される。クロック信号
CLKは、図56(A)に示す論理回路LG♯1−LG
♯nの動作サイクルを規定する信号である。この図57
(A)に示す転送指示信号発生部の動作を図57(B)
に示すタイミングチャートを参照して説明する。
FIG. 57A schematically shows a structure of a portion for generating transfer instruction signal φAi shown in FIG. 56A. In FIG. 57A, transfer instruction signal generating section includes shifter 140 for transferring activation control signal φLi for one clock cycle in synchronization with clock signal CLK, and one-shot in response to the rise of the output signal of shifter 140. It includes a one-shot pulse generation circuit 141 for generating a pulse signal. This one-shot pulse generation circuit 141
Outputs transfer instruction signal φAi. Clock signal CLK corresponds to logic circuit LG # 1-LG shown in FIG.
信号 n is a signal that defines an operation cycle. This FIG.
The operation of the transfer instruction signal generator shown in FIG.
This will be described with reference to the timing chart shown in FIG.

【0338】活性制御信号φLiがクロック信号CLK
の立上がりに同期して活性化されると、シフタ140
は、この活性制御信号φLiを取込み次のクロック信号
CLKの立上がりで、この取込んだ信号を出力する。し
たがって、クロックサイクル♯iにおいて活性制御信号
φLiが活性化され、次のクロックサイクル♯i+1に
おいて次段の論理回路LG♯(i+1)に対する活性制
御信号φLi+1が活性化されるとき、このクロックサ
イクル♯i+1において、ワンショットパルス発生回路
141からワンショットが発生され、転送指示信号φA
iが活性化される。したがって、アクティブラッチ回路
ALにおいてクロックサイクル♯iによりラッチされた
信号が次のクロックサイクル♯i+1で、アクティブラ
ッチ回路ALからスタンバイラッチ回路SLへ転送され
る。
Active control signal φLi is applied to clock signal CLK.
When activated in synchronization with the rise of
Captures the activation control signal φLi and outputs the captured signal at the next rise of the clock signal CLK. Therefore, when activation control signal φLi is activated in clock cycle #i and activation control signal φLi + 1 for the next logic circuit LG # (i + 1) is activated in the next clock cycle # i + 1, clock cycle # i + 1 , A one-shot is generated from one-shot pulse generation circuit 141 and transfer instruction signal φA
i is activated. Therefore, the signal latched by clock cycle #i in active latch circuit AL is transferred from active latch circuit AL to standby latch circuit SL in the next clock cycle # i + 1.

【0339】なお、制御クロック信号φXiは、活性制
御信号φLiに応答して適当なタイミングで活性化され
ればよい。
It is sufficient that control clock signal φXi is activated at an appropriate timing in response to activation control signal φLi.

【0340】なお、活性制御信号φL1−φLnは、ア
クティブサイクル指示信号φACTAが活性化される
と、クロック信号CLKに同期してシフト動作を行なう
シフトレジスタから生成される。
Active control signals φL1-φLn are generated from a shift register which performs a shift operation in synchronization with clock signal CLK when active cycle instruction signal φACTA is activated.

【0341】なお、論理回路LG♯1〜LG♯nがクロ
ック信号に同期して、パイプライン的に逐次処理をする
場合、パイプラインステージの入出力部にはクロック信
号に従って動作するレジスタが設けられる。このレジス
タによりパイプラインステージ間の信号転送が行なわれ
る。このレジスタによるパイプラインステージ間信号転
送と同期してアクティブラッチ回路ALからスタンバイ
ラッチ回路SLへ信号の転送を行なう。パイプライン処
理においても、次サイクルでの信号転送が実現される。
When logic circuits LG # 1 to LG # n perform sequential processing in a pipeline in synchronization with a clock signal, registers operating in accordance with the clock signal are provided in the input / output section of the pipeline stage. . Signal transfer between pipeline stages is performed by this register. The signal is transferred from the active latch circuit AL to the standby latch circuit SL in synchronization with the transfer of signals between pipeline stages by this register. Also in pipeline processing, signal transfer in the next cycle is realized.

【0342】[変更例5]図58は、この発明の実施の
形態11の変更例5の動作を示す信号波形図である。こ
の図58においては、半導体装置は、通常モードと低消
費電力モードを有する。低消費電力モードは、ロジック
回路の場合、ロジック回路が動作を停止するスリープモ
ードであり、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ
リ(DRAM)の場合には、セルフリフレッシュモード
である。通常モードにおいてはこの半導体装置が所定の
処理を実行する。図58に示すように、転送指示信号φ
Aが、通常モードから低消費電力モードに移行するとき
に活性化され、アクティブラッチ回路ALから、スタン
バイラッチ回路SLにラッチ信号が転送される。この期
間は、低消費電力エントリモードである。この低消費電
力エントリモードが完了すると、アクティブラッチ回路
において、電源制御が実行され、ゲートトンネル電流の
低減が行なわれる。
[Fifth Modification] FIG. 58 is a signal waveform diagram representing an operation of a fifth modification of the eleventh embodiment of the present invention. In FIG. 58, the semiconductor device has a normal mode and a low power consumption mode. The low power consumption mode is a sleep mode in which the logic circuit stops operating in the case of a logic circuit, and is a self-refresh mode in the case of a dynamic random access memory (DRAM). In the normal mode, the semiconductor device performs a predetermined process. As shown in FIG. 58, transfer instructing signal φ
A is activated when the mode shifts from the normal mode to the low power consumption mode, and the latch signal is transferred from the active latch circuit AL to the standby latch circuit SL. This period is the low power consumption entry mode. When the low power consumption entry mode is completed, power supply control is performed in the active latch circuit, and the gate tunnel current is reduced.

【0343】低消費電力モードが完了すると、まずアク
ティブラッチ回路に対する電源制御が行なわれ、電源が
回復した後、アクティブラッチ回路に対する転送指示信
号φBが活性化され、スタンバイラッチ回路SLからア
クティブラッチ回路ALへラッチ信号の転送が行なわれ
る。この転送指示信号φBの活性化期間が終了し、低消
費電力イグジットモードが完了すると、半導体装置に所
定の処理を実行させることができる。
When the low power consumption mode is completed, power supply control is first performed on the active latch circuit. After the power supply is restored, transfer instruction signal φB to the active latch circuit is activated, and standby latch circuit SL switches from active latch circuit AL to active latch circuit AL. Transfer of the latch signal is performed. When the activation period of the transfer instruction signal φB ends and the low power consumption exit mode is completed, the semiconductor device can execute predetermined processing.

【0344】したがって通常モード時においては、ゲー
ト絶縁膜の薄いMISトランジスタを用いて高速動作さ
せ、低消費電力モードにおいては、アクティブラッチ回
路ALの電源電圧制御等によりゲートトンネル電流を低
減し、応じて消費電力を低減する。この図58に示す信
号波形は、先の図48の波形図においてスタンバイ期間
を低消費電力モードの期間に置き換えることにより与え
られ、対応の制御信号発生部により図58に示す波形を
実現する制御信号発生部は実現される。
Therefore, in the normal mode, high-speed operation is performed using the MIS transistor having a thin gate insulating film. In the low power consumption mode, the gate tunnel current is reduced by controlling the power supply voltage of the active latch circuit AL. Reduce power consumption. The signal waveform shown in FIG. 58 is provided by replacing the standby period in the waveform diagram of FIG. 48 with the period of the low power consumption mode, and a control signal for realizing the waveform shown in FIG. 58 by a corresponding control signal generation unit. The generator is realized.

【0345】以上のように、この発明の実施の形態11
に従えば、待機期間中の信号の論理が予め定められない
ラッチ回路の場合、待機期間中アクティブラッチ回路か
らスタンバイラッチ回路へ信号を転送し、アクティブラ
ッチ回路をゲートトンネル電流低減状態に設定してお
り、待機期間中のゲートトンネル電流による消費電力を
抑制することができる。また、待機期間からアクティブ
期間への移行時においては、スタンバイラッチ回路にラ
ッチされた信号をアクティブラッチ回路へ転送してお
り、正確に、ラッチされた信号を復元することが、また
アクティブ期間中、このアクティブラッチ回路により、
高速動作を実現することができる。
As described above, Embodiment 11 of the present invention
According to the above, in the case of a latch circuit in which the logic of the signal during the standby period is not predetermined, the signal is transferred from the active latch circuit to the standby latch circuit during the standby period, and the active latch circuit is set to the gate tunnel current reduction state. Thus, power consumption due to the gate tunnel current during the standby period can be suppressed. Also, at the time of transition from the standby period to the active period, the signal latched by the standby latch circuit is transferred to the active latch circuit, and it is possible to accurately restore the latched signal. With this active latch circuit,
High-speed operation can be realized.

【0346】[実施の形態12]図59(A)は、この
発明の実施の形態12に従う半導体装置の構成の一例を
示す図である。図59(A)において、電源ノードとプ
リチャージノード150の間に、プリチャージ指示信号
/φPRの活性化時(Lレベルのとき)導通するMIS
トランジスタPTR15が設けられる。プリチャージノ
ード150と接地ノードの間に、並列にNチャネルMI
SトランジスタNQ15、NQ16、およびNQ17が
設けられる。これらのMISトランジスタNQ15、N
Q16およびNQ17のゲートへは、それぞれ入力信号
IN1、IN2およびIN3が与えられる。
[Twelfth Embodiment] FIG. 59A shows an example of a structure of a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 59 (A), MIS conducting between power supply node and precharge node 150 when precharge instructing signal / φPR is activated (at L level)
A transistor PTR15 is provided. N channel MI is connected in parallel between precharge node 150 and the ground node.
S transistors NQ15, NQ16 and NQ17 are provided. These MIS transistors NQ15, NQ
Input signals IN1, IN2 and IN3 are applied to the gates of Q16 and NQ17, respectively.

【0347】プリチャージ指示信号/φPRは、スタン
バイ期間中活性状態のLレベルへ設定され、プリチャー
ジノード150を、電源電圧Vccレベルにプリチャー
ジする。このプリチャージ用のMISトランジスタPT
R15には、ITRトランジスタを用い、そのゲートト
ンネル電流リークを抑制する。入力信号IN1−IN3
に応答して動作するMISトランジスタNQ15−NQ
17には、ゲート絶縁膜の膜厚が薄いMISトランジス
タが用いられる。スタンバイ期間中、入力信号IN1−
IN3はすべてLレベルであり、MISトランジスタN
Q15−NQ17はオフ状態を維持する。次に、この図
59(A)に示す半導体装置の動作を図59(B)に示
す動作波形図を参照して説明する。
Precharge instructing signal / φPR is set to the active state of L level during the standby period, and precharges node 150 to the level of power supply voltage Vcc. This precharge MIS transistor PT
An RTR transistor is used for R15, and its gate tunnel current leakage is suppressed. Input signals IN1-IN3
Transistors NQ15-NQ operating in response to
The MIS transistor 17 has a thin gate insulating film. During the standby period, the input signal IN1-
IN3 are all at L level and the MIS transistor N
Q15-NQ17 maintain the off state. Next, an operation of the semiconductor device shown in FIG. 59A will be described with reference to an operation waveform diagram shown in FIG.

【0348】スタンバイ期間中、プリチャージ指示信号
/φPRはLレベルであり、プリチャージノード150
は、プリチャージ用のMISトランジスタPTR15に
より電源電圧レベルにプリチャージされる。入力信号I
N1−IN3は、すべてLレベルであり、MISトラン
ジスタNQ15−NQ17はすべてオフ状態を維持す
る。
During the standby period, precharge instructing signal / φPR is at L level, and precharge node 150
Are precharged to the power supply voltage level by the MIS transistor PTR15 for precharging. Input signal I
N1-IN3 are all at L level, and MIS transistors NQ15-NQ17 all maintain the off state.

【0349】プリチャージ状態において、MISトラン
ジスタPTR15はオン状態となるものの、プリチャー
ジ用MISトランジスタPTR15は、ITRトランジ
スタであり、そのゲートトンネル電流は十分に抑制され
る。また、MISトランジスタNQ15−NQ17は、
オフ状態であり、ゲートトンネル電流はほとんど生じな
い。また、このプリチャージ用MISトランジスタPT
R15は、ITRトランジスタであり、たとえばゲート
絶縁膜の膜厚が厚い場合、しきい値電圧の絶対値が大き
くなり、応じてオフリーク電流も低減できる。
In the precharge state, although MIS transistor PTR15 is turned on, precharge MIS transistor PTR15 is an ITR transistor, and its gate tunnel current is sufficiently suppressed. The MIS transistors NQ15-NQ17 are
In the off state, almost no gate tunnel current occurs. The precharge MIS transistor PT
R15 is an ITR transistor. For example, when the thickness of the gate insulating film is large, the absolute value of the threshold voltage increases, and the off-leak current can be reduced accordingly.

【0350】アクティブサイクルが始まると、プリチャ
ージ指示信号/φPRがHレベルとなり、プリチャージ
用のMISトランジスタPTR15がオフ状態となる。
MISトランジスタNQ15−NQ17が、入力信号I
N1−IN3の論理レベルに従ってオン/オフ状態とな
り、MISトランジスタNQ15−NQ17が選択的に
オン/オフ状態となる。このMISトランジスタNQ1
5−NQ17のオン/オフ状態により、プリチャージノ
ード150のアクティブ期間中の電圧レベルが決定され
る。このプリチャージノード150を接地電圧レベルに
放電する場合、MISトランジスタNQ15−NQ17
は、ゲート絶縁膜の薄いMISトランジスタであり、高
速で動作し、プリチャージノード150を接地電圧レベ
ルへ放電する。
When the active cycle starts, precharge instructing signal / φPR attains an H level, and MIS transistor PTR15 for precharging is turned off.
The MIS transistors NQ15 to NQ17 receive the input signal I
The MIS transistors NQ15-NQ17 are selectively turned on / off according to the logic levels of N1-IN3. This MIS transistor NQ1
The voltage level during the active period of precharge node 150 is determined by the on / off state of 5-NQ17. When precharge node 150 is discharged to the ground voltage level, MIS transistors NQ15-NQ17
Is a MIS transistor having a thin gate insulating film, operates at high speed, and discharges the precharge node 150 to the ground voltage level.

【0351】したがって、この図59(A)に示すよう
に、プリチャージノード150をスタンバイ期間中所定
電圧レベルにプリチャージし、アクティブ期間中に、入
力信号に応じてプリチャージノードの電圧レベルが決定
されるダイナミック動作を行なう場合、プリチャージ用
MISトランジスタとしてITRトランジスタを利用す
ることによって、ゲートトンネル電流を抑制することが
できる。
Therefore, as shown in FIG. 59A, precharge node 150 is precharged to a predetermined voltage level during the standby period, and the voltage level of the precharge node is determined according to the input signal during the active period. When the dynamic operation is performed, the gate tunnel current can be suppressed by using the ITR transistor as the precharge MIS transistor.

【0352】このスタンバイ期間およびアクティブ期間
は、活性化指示信号ACTにより決定される。図59
(C)は、この発明の実施の形態12の半導体装置の一
般的な形態を示す図である。図59(C)において、半
導体装置は、電源ノードとプリチャージノード150の
間に接続されるプリチャージ用MISトランジスタPT
R15と、プリチャージノード150を入力信号(群)
に従って駆動する論理回路155を含む。この論理回路
155は、ゲート絶縁膜膜厚の薄い薄膜トランジスタ
(Tr)で構成される。この論理回路155の構成は、
各用途に応じて適当に定められる。プリチャージノード
150を、アクティブサイクル時、入力信号INに従っ
て駆動する構成であればよい。
The standby period and the active period are determined by activation instruction signal ACT. Figure 59
(C) is a diagram showing a general form of a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 59C, the semiconductor device includes a precharge MIS transistor PT connected between a power supply node and a precharge node 150.
R15 and the precharge node 150 are connected to the input signal (group).
And a logic circuit 155 driven according to the following. The logic circuit 155 is constituted by a thin film transistor (Tr) having a thin gate insulating film. The configuration of the logic circuit 155 is as follows.
It is appropriately determined according to each use. It is sufficient that the precharge node 150 is driven in accordance with the input signal IN during the active cycle.

【0353】[変更例1]図60(A)は、この発明の
実施の形態12の変更例1の構成を示す図である。図6
0(A)に示す構成は、図59(A)に示す構成に加え
て、プリチャージノード150と電源ノードの間に、プ
リチャージ指示信号/φPR2の活性化時導通するプリ
チャージ用MISトランジスタPQ15が設けられる。
このMISトランジスタPQ15は、ゲート絶縁膜の膜
厚は薄くされており、高速動作が可能である。プリチャ
ージ指示信号/φPR2は、アクティブ期間からスタン
バイ期間への移行時ワンショットパルスの形で活性化さ
れる。次に、この図60(A)に示す半導体装置の動作
を、図60(B)に示す信号波形図を参照して説明す
る。
[First Modification] FIG. 60A shows a structure of a first modification of the twelfth embodiment of the present invention. FIG.
The structure shown in FIG. 0 (A) is the same as the structure shown in FIG. 59 (A), and further includes a precharge MIS transistor PQ15 which is conductive between precharge node 150 and the power supply node when precharge instructing signal / φPR2 is activated. Is provided.
The MIS transistor PQ15 has a thin gate insulating film, and can operate at high speed. Precharge instruction signal / φPR2 is activated in the form of a one-shot pulse at the time of transition from the active period to the standby period. Next, the operation of the semiconductor device shown in FIG. 60A will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0354】スタンバイ状態時においては、活性化指示
信号ACTはLレベルであり、応じてプリチャージ指示
信号/φPR1がLレベルの活性状態となり、プリチャ
ージ用MISトランジスタPTR15がオン状態とな
り、ノード150が、電源電圧Vccレベルにプリチャ
ージされている。プリチャージ指示信号/φPR2は、
Hレベルの非活性状態であり、プリチャージ用MISト
ランジスタPQ15はオフ状態を維持する。したがっ
て、このプリチャージ用MISトランジスタPQ15
は、オフ状態であるため、このゲート絶縁膜の薄いMI
Sトランジスタをプリチャージ用MISトランジスタP
Q15として利用しても、このMISトランジスタPQ
15にはゲートトンネル電流は生じない。入力信号IN
1−IN3は、スタンバイ期間中Lレベルである。
In the standby state, activation instructing signal ACT is at the L level, precharge instructing signal / φPR1 is activated at the L level, precharge MIS transistor PTR15 is turned on, and node 150 is turned on. , Are precharged to the power supply voltage Vcc level. The precharge instruction signal / φPR2 is
This is the inactive state at the H level, and the precharge MIS transistor PQ15 maintains the off state. Therefore, this precharge MIS transistor PQ15
Is in an off state, and therefore, the thin MI
MIS transistor P for precharging S transistor
The MIS transistor PQ
15 does not generate a gate tunnel current. Input signal IN
1-IN3 is at the L level during the standby period.

【0355】アクティブ期間が始まると、活性化指示信
号ACTに従ってプリチャージ用MISトランジスタP
TR15がオフ状態となる。プリチャージ指示信号/φ
PR2はHレベルを維持している。入力信号IN1−I
N3が、このアクティブ期間中に変化し、MISトラン
ジスタNQ15−NQ17が、入力信号IN1−IN3
に従って選択的にオン/オフ状態に設定され、プリチャ
ージノード150の電圧レベルが応じて設定される。
When the active period starts, precharge MIS transistor P is activated in accordance with activation instruction signal ACT.
TR15 is turned off. Precharge instruction signal / φ
PR2 maintains the H level. Input signal IN1-I
N3 changes during the active period, and the MIS transistors NQ15-NQ17 change the input signals IN1-IN3.
Is selectively set to the on / off state, and the voltage level of precharge node 150 is set accordingly.

【0356】アクティブ期間が完了すると、活性化指示
信号ACTの非活性化に応答してプリチャージ指示信号
/φPR1がHレベルからLレベルに立下がり、MIS
トランジスタPTR15がオン状態となり、プリチャー
ジノード150を電源電圧Vccレベルにプリチャージ
する。このとき、また、プリチャージ指示信号/φPR
2がLレベルとなり、プリチャージ用MISトランジス
タPQ15がオン状態となる。
When the active period is completed, precharge instructing signal / φPR1 falls from H level to L level in response to inactivation of activation instructing signal ACT, and MIS
Transistor PTR15 is turned on, and precharge node 150 is precharged to power supply voltage Vcc level. At this time, precharge instruction signal / φPR
2 is at the L level, and the MIS transistor PQ15 for precharge is turned on.

【0357】ITRトランジスタは、ゲートトンネル電
流抑制のためにゲートトンネル障壁が大きく、また、そ
のしきい値電圧の絶対値が大きくなっている。したがっ
て、このITRトランジスタであるMISトランジスタ
PTR15を用いてプリチャージノード150をプリチ
ャージする場合、プリチャージノード150の電圧レベ
ルが電源電圧Vccレベルに復帰するまでに時間を有
し、スタンバイ期間およびアクティブ期間が繰返し実行
される場合、このスタンバイの期間を短くすることがで
きなくなる可能性が生じる。そこで、ゲート絶縁膜の薄
い高速動作するMISトランジスタをプリチャージ用M
ISトランジスタPQ15として用い、このプリチャー
ジノード150を高速で電源電圧Vccレベルまで復帰
させる。これにより、スタンバイ期間が短い場合におい
ても、確実にプリチャージノード150を電源電圧Vc
cレベルにプリチャージすることができ、スタンバイ期
間中の消費電流の低減およびアクティブ期間中の高速動
作両者を実現することができる。
The ITR transistor has a large gate tunnel barrier to suppress the gate tunnel current, and has an increased threshold voltage. Therefore, when precharge node 150 is precharged using MIS transistor PTR15, which is an ITR transistor, there is time until the voltage level of precharge node 150 returns to power supply voltage Vcc level, and the standby period and active period Is repeatedly executed, there is a possibility that the standby period cannot be shortened. Therefore, a high-speed MIS transistor having a thin gate insulating film is replaced with a precharge M
Used as IS transistor PQ15, precharge node 150 is returned to power supply voltage Vcc level at high speed. Thus, even when the standby period is short, the precharge node 150 is reliably connected to the power supply voltage Vc.
It can be precharged to the c level, and both reduction in current consumption during the standby period and high-speed operation during the active period can be realized.

【0358】図61は、図60(A)に示すプリチャー
ジ指示信号発生部の構成を概略的に示す図である。図6
1において、プリチャージ指示信号の発生部は、活性化
指示信号ACTを受ける2段の縦続接続されるインバー
タ回路155aおよび155bと、インバータ回路15
5aの出力信号の立上がりに応答して所定期間Lレベル
となるワンショットのパルス信号を生成するワンショッ
トパルス発生回路156を含む。インバータ回路155
bからプリチャージ指示信号/φPR1が出力され、ワ
ンショットパルス発生回路156からプリチャージ指示
信号/φPR2が出力される。
FIG. 61 schematically shows a structure of the precharge instructing signal generating portion shown in FIG. FIG.
1, the precharge instructing signal generating section includes two stages of cascaded inverter circuits 155a and 155b receiving activation instructing signal ACT, and inverter circuit 15
A one-shot pulse generation circuit 156 that generates a one-shot pulse signal that is at the L level for a predetermined period in response to the rise of the output signal of 5a is included. Inverter circuit 155
b outputs precharge instruction signal / φPR1, and one-shot pulse generation circuit 156 outputs precharge instruction signal / φPR2.

【0359】インバータ回路155aおよび155bは
バッファ回路を構成しており、活性化指示信号ACTに
従ってプリチャージ指示信号/φPR1が生成される。
一方、アクティブ期間完了時、インバータ回路155a
の出力信号がHレベルに立上がり、応じてワンショット
パルス発生回路156が、ワンショットのパルス信号を
生成し、プリチャージ指示信号/φPR2をこのスタン
バイ期間移行時所定期間活性状態へ駆動する。これによ
り、各動作サイクル/期間に応じて、プリチャージ指示
信号/φPR1および/φPR2を活性/非活性化する
ことができる。
Inverter circuits 155a and 155b form a buffer circuit, and generate a precharge instructing signal / φPR1 according to activation instructing signal ACT.
On the other hand, when the active period is completed, the inverter circuit 155a
Signal rises to H level, and one-shot pulse generation circuit 156 generates a one-shot pulse signal in response to drive precharge instructing signal / φPR2 to an active state for a predetermined period at the time of transition to the standby period. Thereby, precharge instructing signals / φPR1 and / φPR2 can be activated / deactivated in accordance with each operation cycle / period.

【0360】[変更例2]図62は、この発明の実施の
形態12の変更例2の動作を示す信号波形図である。用
いられる半導体装置の構成は図60(A)の構成であ
り、プリチャージノード150のプリチャージには、プ
リチャージ指示信号/φPR1および/φPR2に従っ
てオン状態となるプリチャージ用のトランジスタPTR
15およびPQ15を用いる。この図62に示す信号波
形図においては、ゲート絶縁膜の薄いプリチャージ用M
ISトランジスタPQ15をオン状態にさせるためのプ
リチャージ指示信号/φPR2は、アクティブ期間開始
時にワンショットパルスの形で活性化される。すなわ
ち、スタンバイ期間からアクティブ期間への移行時に、
プリチャージ指示信号/φPR2が所定期間活性状態と
され、MISトランジスタPQ15で確実に、プリチャ
ージノード150を所定電圧レベルにプリチャージす
る。
[Modification 2] FIG. 62 is a signal waveform diagram representing an operation of a modification 2 of the twelfth embodiment of the invention. The configuration of the semiconductor device used is that shown in FIG. 60A. For precharging of precharge node 150, precharging transistor PTR which is turned on in accordance with precharge instructing signals / φPR1 and / φPR2.
15 and PQ15 are used. In the signal waveform diagram shown in FIG. 62, the gate insulating film having a thin precharge M
Precharge instructing signal / φPR2 for turning on IS transistor PQ15 is activated in the form of a one-shot pulse at the start of the active period. That is, at the time of transition from the standby period to the active period,
Precharge instructing signal / φPR2 is activated for a predetermined period, and MIS transistor PQ15 reliably precharges precharge node 150 to a predetermined voltage level.

【0361】スタンバイ期間中、MISトランジスタP
TR15でプリチャージノード150をプリチャージす
る場合、このスタンバイ期間の長さが短く、不十分であ
り、プリチャージノード150を指定電圧にプリチャー
ジできない場合であっても、アクティブ期間開始時にお
いてプリチャージ指示信号/φPR2により、確実に、
プリチャージノード150を所定電圧レベルにプリチャ
ージすることができる。このプリチャージ完了後、入力
信号IN1−IN3に従ってMISトランジスタNQ1
5−NQ17が選択的にオン/オフ状態となる。
During the standby period, the MIS transistor P
When the precharge node 150 is precharged by the TR15, the length of the standby period is short and insufficient, and even if the precharge node 150 cannot be precharged to the specified voltage, the precharge is performed at the start of the active period. By the instruction signal / φPR2,
Precharge node 150 can be precharged to a predetermined voltage level. After the completion of the precharge, the MIS transistor NQ1 according to the input signals IN1-IN3.
5-NQ 17 is selectively turned on / off.

【0362】図63は、図62に示すプリチャージ指示
信号を発生する部分の構成を概略的に示す図である。図
63に示すプリチャージ指示信号発生部は、図61に示
すプリチャージ指示信号発生部と、以下の点において異
なっている。すなわち、プリチャージ指示信号/φPR
2は、活性化指示信号ACTの立上がりに応答して所定
期間Lレベルとなるワンショットのパルス信号を発生す
るワンショットパルス発生回路157から発生される。
アクティブ期間開始時において、プリチャージ指示信号
/φPR2を所定期間活性状態へ駆動する。
FIG. 63 schematically shows a structure of a portion for generating the precharge instruction signal shown in FIG. 62. The precharge instruction signal generating section shown in FIG. 63 is different from the precharge instruction signal generating section shown in FIG. 61 in the following points. That is, precharge instruction signal / φPR
2 is generated from a one-shot pulse generation circuit 157 which generates a one-shot pulse signal which is at L level for a predetermined period in response to the rise of activation instruction signal ACT.
At the start of the active period, precharge instructing signal / φPR2 is driven to an active state for a predetermined period.

【0363】図64は、この発明の実施の形態12の変
更例1および2の半導体装置の一般的構成を示す図であ
る。この図64においては、プリチャージノード150
を、入力信号(群)INに従って駆動する論理回路15
5が設けられる。この論理回路155は、ゲート絶縁膜
の薄いMISトランジスタ(薄膜Tr)を構成要素とし
て有する。プリチャージノード150は、プリチャージ
指示信号/φPR1および/φPR2をそれぞれゲート
に受けるMISトランジスタPTR15およびPQ15
により、電源電圧Vccレベルにプリチャージされる。
この論理回路155は、先の図59(C)に示す構成と
同様、所定の論理処理を実行して、プリチャージノード
150を選択的に駆動する。
FIG. 64 shows a general structure of a semiconductor device according to the first and second modifications of the twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 64, precharge node 150
A logic circuit 15 for driving the signal according to an input signal (group) IN
5 are provided. The logic circuit 155 has a MIS transistor (thin film Tr) with a thin gate insulating film as a component. Precharge node 150 has MIS transistors PTR15 and PQ15 receiving precharge instructing signals / φPR1 and / φPR2 at their gates, respectively.
Thereby, it is precharged to the power supply voltage Vcc level.
This logic circuit 155 performs a predetermined logic process and selectively drives precharge node 150, similarly to the structure shown in FIG.

【0364】[変更例3]図65は、この発明の実施の
形態12の変更例3の動作を示す信号波形図である。こ
の変更例3において、半導体装置は、通常動作モード時
におけるスタンバイサイクルおよびアクティブサイクル
に加えて、動作が停止されるスリープモードを有する。
半導体装置の構成は、図60(A)に示す構成と同じで
あり、プリチャージ指示信号/φPR1に応答してオン
状態となるITRトランジスタで構成されるMISトラ
ンジスタPTR15およびプリチャージ指示信号/φP
R2に応答してオン/オフ状態となるMISトランジス
タPQ15がプリチャージ用MISトランジスタとして
設けられる。次に、この図65に示す信号波形図を参照
して、この発明の実施の形態12の変更例3の動作につ
いて説明する。
[Third Modification] FIG. 65 is a signal waveform diagram representing an operation of a third modification of the twelfth embodiment of the present invention. In the third modification, the semiconductor device has a sleep mode in which the operation is stopped in addition to the standby cycle and the active cycle in the normal operation mode.
The configuration of the semiconductor device is the same as the configuration shown in FIG. 60A, and includes a MIS transistor PTR15 and a precharge instruction signal / φP formed of an ITR transistor which is turned on in response to precharge instruction signal / φPR1.
An MIS transistor PQ15 which is turned on / off in response to R2 is provided as a precharge MIS transistor. Next, the operation of the third modification of the twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to the signal waveform diagram shown in FIG.

【0365】スリープモード指示信号SLEEPが非活
性状態のLレベルの場合には、活性化指示信号ACTに
従ってスタンバイサイクルおよびアクティブサイクルが
繰返し実行される。このスリープモード指示信号SLE
EPがLレベルのときには、プリチャージ指示信号/φ
PR1はHレベルを維持し、したがって、MISトラン
ジスタPTR15はオフ状態を維持する。通常動作モー
ド時(スリープモード指示信号の非活性化時)におい
て、プリチャージ指示信号/φPR2が活性化指示信号
ACTに従ってLレベルおよびHレベルに駆動される。
スタンバイサイクルにおいては、プリチャージ指示信号
/φPR2がLレベルとなり、プリチャージ用MISト
ランジスタPQ15がオン状態となり、プリチャージノ
ード150が高速で充電される。一方、アクティブサイ
クル時においては、プリチャージ指示信号/φPR2が
Hレベルとなり、プリチャージ用MISトランジスタP
Q15がオフ状態となる。このアクティブサイクル時に
おいて入力信号IN1、IN2およびIN3に従って論
理回路またはMISトランジスタNQ15−NQ17が
選択的にプリチャージノード150を接地電圧レベルに
駆動する。
When sleep mode instruction signal SLEEP is at the inactive L level, the standby cycle and the active cycle are repeatedly executed in accordance with activation instruction signal ACT. This sleep mode instruction signal SLE
When EP is at L level, precharge instructing signal / φ
PR1 maintains the H level, and MIS transistor PTR15 maintains the off state. In the normal operation mode (when the sleep mode instruction signal is inactivated), precharge instruction signal / φPR2 is driven to L level and H level according to activation instruction signal ACT.
In the standby cycle, precharge instructing signal / φPR2 attains L level, MIS transistor PQ15 for precharging is turned on, and precharge node 150 is charged at high speed. On the other hand, in the active cycle, precharge instructing signal / φPR2 attains H level, and MIS transistor P for precharge P
Q15 is turned off. In this active cycle, logic circuits or MIS transistors NQ15-NQ17 selectively drive precharge node 150 to the ground voltage level according to input signals IN1, IN2 and IN3.

【0366】スリープモード指示信号SLEEPがHレ
ベルとなり、スタンバイ状態が所定時間以上継続するス
リープモードが指定されると、プリチャージ指示信号/
φPR2がHレベルとなり、プリチャージ用MISトラ
ンジスタPQ15は、このスリープモード期間中オフ状
態を維持する。一方、このスリープモード指示信号SL
EEPの活性化に応答してプリチャージ指示信号/φP
R1がLレベルとなり、プリチャージ用のMISトラン
ジスタPTR15がオン状態となり、プリチャージノー
ド150を電源電圧Vccレベルにプリチャージする。
スリープモード時においては、消費電流はできるだけ小
さくされる。MISトランジスタPQ15をスリープモ
ード時オフ状態とすることにより、このプリチャージ用
MISトランジスタPQ15におけるゲートトンネル電
流を抑制する。
When sleep mode instruction signal SLEEP attains an H level and a sleep mode in which the standby state continues for a predetermined time or more is designated, precharge instruction signal /
φPR2 attains the H level, and the precharge MIS transistor PQ15 maintains the off state during the sleep mode. On the other hand, the sleep mode instruction signal SL
Precharge instruction signal / φP in response to activation of EEP
R1 goes low, MIS transistor PTR15 for precharging is turned on, and precharge node 150 is precharged to power supply voltage Vcc level.
In the sleep mode, the current consumption is reduced as much as possible. By turning off MIS transistor PQ15 in the sleep mode, the gate tunnel current in precharge MIS transistor PQ15 is suppressed.

【0367】MISトランジスタPTR15は、ITR
トランジスタであり、オン状態時におけるゲートトンネ
ル電流は十分小さい。したがって、このスリープモード
時におけるプリチャージ用MISトランジスタPTR1
5およびPQ15におけるゲートトンネル電流を抑制す
ることができる。通常動作モード時においては、高速動
作するMISトランジスタPQ15を用いてプリチャー
ジノード150をプリチャージしている。したがって、
アクティブ状態からスタンバイ状態への遷移時に、プリ
チャージノードを高速でプリチャージすることができ、
高速動作が可能となる。またスリープモード移行時にお
いては、このスリープモードへの移行は高速動作が要求
されないため、ITRトランジスタを用いてプリチャー
ジノード150を所定電圧レベルにプリチャージして
も、何ら問題は生じず、スリープモード時の消費電流が
低減される。
The MIS transistor PTR15 is connected to the ITR
It is a transistor, and the gate tunnel current in the ON state is sufficiently small. Therefore, precharge MIS transistor PTR1 in the sleep mode
5 and PQ15 can be suppressed. In the normal operation mode, the precharge node 150 is precharged using the MIS transistor PQ15 that operates at a high speed. Therefore,
During the transition from the active state to the standby state, the precharge node can be precharged at high speed,
High-speed operation becomes possible. At the time of transition to the sleep mode, the transition to the sleep mode does not require a high-speed operation. Therefore, even if the precharge node 150 is precharged to a predetermined voltage level using the ITR transistor, no problem occurs. Current consumption is reduced.

【0368】図66は、図65に示すプリチャージ指示
信号/φPR1および/φPR2を発生する部分の構成
の一例を示す図である。図66において、プリチャージ
指示信号発生部は、活性化指示信号ACTを受ける2段
の縦続接続されるインバータ回路160aおよび160
bと、インバータ回路160bの出力信号とスリープモ
ード指示信号SLEEPを受けるOR回路160cと、
スリープモード指示信号SLEEPを受けるインバータ
回路160dを含む。OR回路160cから、プリチャ
ージ指示信号/φPR2が出力され、インバータ回路1
60dから、プリチャージ指示信号/φPR1が出力さ
れる。
FIG. 66 shows an example of a structure of a portion generating precharge instructing signals / φPR1 and / φPR2 shown in FIG. 65. In FIG. 66, a precharge instructing signal generating portion includes two cascaded inverter circuits 160a and 160 receiving activation instructing signal ACT.
b, an OR circuit 160c receiving the output signal of the inverter circuit 160b and the sleep mode instruction signal SLEEP,
Includes inverter circuit 160d receiving sleep mode instruction signal SLEEP. Precharge instructing signal / φPR2 is output from OR circuit 160c, and inverter circuit 1
From 60d, precharge instructing signal / φPR1 is output.

【0369】活性化指示信号ACTは、動作サイクルに
応じて外部からの信号に応じて生成される。したがっ
て、この図66に示す構成を利用することにより、スリ
ープモード指示信号SLEEPがLレベルのときには、
OR回路160cがバッファ回路として動作し、またイ
ンバータ回路160aおよび160bがバッファ回路と
して動作するため、活性化指示信号ACTに従ってプリ
チャージ指示信号/φPR2が変化する。スリープモー
ド指示信号SLEEPがLレベルであるため、プリチャ
ージ指示信号/φPR1がHレベルを維持する。
Activation instruction signal ACT is generated according to an external signal in accordance with an operation cycle. Therefore, by utilizing the configuration shown in FIG. 66, when sleep mode instruction signal SLEEP is at L level,
Since OR circuit 160c operates as a buffer circuit and inverter circuits 160a and 160b operate as buffer circuits, precharge instruction signal / φPR2 changes according to activation instruction signal ACT. Since sleep mode instruction signal SLEEP is at L level, precharge instruction signal / φPR1 maintains H level.

【0370】スリープモード指示信号SLEEPがHレ
ベルとなると、OR回路160cからのプリチャージ指
示信号/φPR2がHレベルとなり、一方、インバータ
回路160dからのプリチャージ指示信号/φPR1が
Lレベルとなる。
When sleep mode instruction signal SLEEP goes high, precharge instruction signal / φPR2 from OR circuit 160c goes high, while precharge instruction signal / φPR1 from inverter circuit 160d goes low.

【0371】この図66に示す構成を利用することによ
り、通常動作モード時およびスリープモード時で、プリ
チャージ用のMISトランジスタを使い分けることがで
きる。
By using the structure shown in FIG. 66, the MIS transistor for precharging can be selectively used in the normal operation mode and the sleep mode.

【0372】[変更例4]図67(A)は、この発明の
実施の形態12の変更例4の構成を示す図である。この
図67(A)に示す構成においては、電源ノードとプリ
チャージノード150の間に、プリチャージ指示信号/
φPRに従ってオン状態となるMISトランジスタPQ
16が設けられる。このMISトランジスタPQ16
は、ゲート絶縁膜の膜厚が薄いMISトランジスタであ
る。プリチャージノード150には、それぞれゲートに
入力信号IN1−IN3を受けるMISトランジスタN
Q15−NQ17が結合される。
[Modification 4] FIG. 67A shows a structure of a modification 4 of the twelfth embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 67A, a precharge instruction signal /
MIS transistor PQ which is turned on according to φPR
16 are provided. This MIS transistor PQ16
Is an MIS transistor having a thin gate insulating film. The MIS transistor N receiving the input signals IN1 to IN3 at the gates thereof is connected to the precharge node 150.
Q15-NQ17 are combined.

【0373】この図67(A)に示す半導体装置におい
ては、プリチャージ指示信号/φPRはアクティブサイ
クル開始時にワンショットの形で活性化される。すなわ
ち、図67(B)に示すように、活性化指示信号ACT
がHレベルに立上がると、応じてプリチャージ指示信号
/φPRが所定期間Lレベルとなり、プリチャージ用M
ISトランジスタPQ16がオン状態となり、プリチャ
ージノード150が所定電圧レベルにプリチャージされ
る。MISトランジスタPQ16は、ゲート絶縁膜の薄
いMISトランジスタであり、このワンショットパルス
の形のプリチャージ指示信号/φPRに従ってプリチャ
ージノード150が高速で所定電圧レベルにプリチャー
ジされる。このプリチャージ完了後、入力信号IN1−
IN3に従ってプリチャージノード150が選択的に接
地電圧レベルに放電される。
In the semiconductor device shown in FIG. 67A, precharge instructing signal / φPR is activated in a one-shot form at the start of an active cycle. That is, as shown in FIG. 67 (B), activation instruction signal ACT
Rises to the H level, precharge instructing signal / φPR accordingly becomes L level for a prescribed period, and precharge M /
IS transistor PQ16 is turned on, and precharge node 150 is precharged to a predetermined voltage level. MIS transistor PQ16 is a MIS transistor having a thin gate insulating film, and precharge node 150 is precharged to a predetermined voltage level at high speed in accordance with precharge instruction signal / φPR in the form of a one-shot pulse. After the completion of the precharge, the input signal IN1-
Precharge node 150 is selectively discharged to the ground voltage level according to IN3.

【0374】MISトランジスタPQ16のゲートトン
ネル電流が大きい場合においても、ワンショットパルス
の形でプリチャージ指示信号/φPRを活性化すること
により、このゲートトンネル電流が流れる期間を短くす
ることができ、応じて、プリチャージ用MISトランジ
スタにおけるゲートトンネル電流を抑制することができ
る。
Even when the gate tunnel current of MIS transistor PQ16 is large, the period during which the gate tunnel current flows can be shortened by activating precharge instructing signal / φPR in the form of a one-shot pulse. Thus, the gate tunnel current in the precharge MIS transistor can be suppressed.

【0375】図68は、図67(A)に示すプリチャー
ジ指示信号/φPRを発生する部分の構成を概略的に示
す図である。図68において、動作モード指示信号CM
Dに従って指定された動作モードを検出し、活性化指示
信号ACTを生成するモード検出回路162と、モード
検出回路162からの活性化指示信号ACTの立上がり
に応答して所定期間Lレベルとなるワンショットのパル
ス信号を発生するワンショットパルス発生回路164が
設けられる。ワンショットパルス発生回路164から、
プリチャージ指示信号/φPRが出力される。
FIG. 68 schematically shows a structure of a portion for generating precharge instructing signal / φPR shown in FIG. 67 (A). In FIG. 68, operation mode instruction signal CM
A mode detection circuit 162 which detects an operation mode designated in accordance with D and generates activation instruction signal ACT, and a one-shot which attains L level for a predetermined period in response to a rise of activation instruction signal ACT from mode detection circuit 162. Is provided. From the one-shot pulse generation circuit 164,
Precharge instructing signal / φPR is output.

【0376】外部からの動作モード指示信号CMDに従
ってアクティブサイクルが指定されたとき、モード検出
回路162は、活性化指示信号ACTを活性状態(Hレ
ベル)へ駆動する。ワンショットパルス発生回路164
が、この活性化指示信号ACTの活性化(立上がり)に
応答して、プリチャージ指示信号/φPRを所定期間L
レベルに駆動する。これにより、アクティブサイクル開
始時ワンショットでプリチャージノード150をプリチ
ャージすることができる。
When an active cycle is designated according to external operation mode instruction signal CMD, mode detection circuit 162 drives activation instruction signal ACT to an active state (H level). One-shot pulse generation circuit 164
Responds to activation (rising) of activation instruction signal ACT, causing precharge instruction signal / φPR to fall for a predetermined period L.
Drive to the level. Thus, precharge node 150 can be precharged in one shot at the start of the active cycle.

【0377】スタンバイ状態時においては、MISトラ
ンジスタがすべてオフ状態となり、ゲートトンネル電流
を抑制することができる。
In the standby state, all MIS transistors are turned off, and gate tunnel current can be suppressed.

【0378】[変更例5]図69は、この発明の実施の
形態12の変更例5の構成を示す図である。この図69
に示す構成においては、図67(A)に示す構成に加え
て、プリチャージノード150と接地ノードの間に、活
性化指示信号ACTの反転信号に応答して選択的に導通
するMISトランジスタNTR15が設けられる。この
MISトランジスタNTR15は、ゲートトンネル障壁
が大きいITRトランジスタで構成される。このMIS
トランジスタNTR15は、活性化指示信号ACTをイ
ンバータを介してゲートに受ける。したがってアクティ
ブ期間(サイクル)が完了してスタンバイ期間(サイク
ル)になると、このMISトランジスタNTR15がオ
ン状態となる。アクティブ期間が始まると、プリチャー
ジ指示信号/φPRがワンショットの形で活性化され、
プリチャージノード150が所定電圧レベルにプリチャ
ージされる。
[Modification 5] FIG. 69 shows a structure of a modification 5 of the twelfth embodiment of the present invention. This FIG.
In the configuration shown in FIG. 67, in addition to the configuration shown in FIG. 67A, an MIS transistor NTR15 selectively conducting in response to an inverted signal of activation instruction signal ACT is provided between precharge node 150 and the ground node. Provided. The MIS transistor NTR15 is formed of an ITR transistor having a large gate tunnel barrier. This MIS
Transistor NTR15 receives activation instruction signal ACT at its gate via an inverter. Therefore, when the active period (cycle) is completed and the standby period (cycle) is reached, MIS transistor NTR15 is turned on. When the active period starts, precharge instruction signal / φPR is activated in the form of one shot,
Precharge node 150 is precharged to a predetermined voltage level.

【0379】したがって、スタンバイ期間中は、ゲート
トンネル障壁の大きなITRトランジスタであるMIS
トランジスタNTR15により接地ノードにプリチャー
ジノード150が保持される。これにより、プリチャー
ジノード150が、スタンバイ期間中フローティング状
態となるのを防止することができ、このプリチャージノ
ード150の不安定な電圧により誤動作が生じるのを防
止することができる。
Therefore, during the standby period, MIS which is an ITR transistor having a large gate tunnel barrier is provided.
Precharge node 150 is held at the ground node by transistor NTR15. Thereby, precharge node 150 can be prevented from being in a floating state during the standby period, and malfunction due to an unstable voltage of precharge node 150 can be prevented.

【0380】スタンバイ期間中は、プリチャージノード
150の信号を受ける他回路もスタンバイ状態にあり、
動作していない。したがって、このスタンバイ期間中プ
リチャージノード150を接地電圧レベルに保持して
も、何ら他回路に対する悪影響は生じない。アクティブ
動作においては、アクティブ期間移行時に、プリチャー
ジノード150が所定の電圧レベルにプリチャージされ
た時点から、その動作が開始する。ワンショットパルス
の形で、プリチャージ指示信号/φPRを活性化するこ
とにより、確実に他回路は、このプリチャージノード1
50の電圧レベルに応じて正確な動作を行なうことがで
きる。
During the standby period, other circuits receiving the signal of precharge node 150 are also in the standby state.
Not working. Therefore, even if precharge node 150 is held at the ground voltage level during the standby period, no adverse effect is exerted on other circuits. In the active operation, the operation starts when the precharge node 150 is precharged to a predetermined voltage level at the time of transition to the active period. By activating precharge instructing signal / φPR in the form of a one-shot pulse, other circuits are surely connected to precharge node 1
Accurate operation can be performed according to the 50 voltage levels.

【0381】このフローティング防止用のMISトラン
ジスタは、ゲートトンネル障壁が大きいため、オン状態
時におけるゲートトンネル電流は十分抑制され、スタン
バイ期間中における消費電流は十分低減される。
Since the MIS transistor for preventing floating has a large gate tunnel barrier, the gate tunnel current in the ON state is sufficiently suppressed, and the current consumption during the standby period is sufficiently reduced.

【0382】図70は、この発明の実施の形態12の変
更例4および5の一般的構成を概略的に示す図である。
この図70に示す構成は、NOR型の論理回路に代え
て、一般の論理回路165が用いられる。この論理回路
165は、構成要素としてゲート絶縁膜の薄いMISト
ランジスタを含む。この論理回路165は、入力信号
(群)INに従って、プリチャージノード150を選択
的に駆動する。このプリチャージノード150の電圧レ
ベルにより、他回路が所定の処理を実行する。
FIG. 70 schematically shows a general structure of Modifications 4 and 5 of the twelfth embodiment of the present invention.
In the configuration shown in FIG. 70, a general logic circuit 165 is used instead of the NOR type logic circuit. The logic circuit 165 includes a MIS transistor having a thin gate insulating film as a constituent element. The logic circuit 165 selectively drives the precharge node 150 according to the input signal (group) IN. Other circuits execute predetermined processing according to the voltage level of precharge node 150.

【0383】[変更例6]図71は、この発明の実施の
形態12の変更例6の構成を示す図である。図71にお
いては、プリチャージノード150と電源ノードの間に
プリチャージ指示信号/φPRに応答して導通するMI
SトランジスタPQ16が設けられる。このプリチャー
ジノード150と接地ノードの間に、スリープモード指
示信号SLEEPの活性化時導通するMISトランジス
タNTR16が設けられる。また、プリチャージノード
150と接地ノードの間には、論理回路の一例として、
入力信号IN1−IN3に従ってそれぞれ選択的にオン
状態となるMISトランジスタNQ15、NQ16、お
よびNQ17が並列に接続される。
[Modification 6] FIG. 71 shows a structure of a modification 6 of the twelfth embodiment of the invention. In FIG. 71, MI is rendered conductive between precharge node 150 and the power supply node in response to precharge instruction signal / φPR.
An S transistor PQ16 is provided. Between precharge node 150 and the ground node, there is provided MIS transistor NTR16 which becomes conductive when sleep mode instruction signal SLEEP is activated. Further, between the precharge node 150 and the ground node, as an example of a logic circuit,
MIS transistors NQ15, NQ16 and NQ17 which are selectively turned on according to input signals IN1-IN3 are connected in parallel.

【0384】MISトランジスタNTR16は、ゲート
トンネル障壁の大きなITRトランジスタであり、ゲー
トトンネル電流は十分に抑制される。一方MISトラン
ジスタNQ15−NQ17はゲート絶縁膜膜厚の薄いM
ISトランジスタであり、入力信号IN1−IN3に従
って高速に動作する。次に、この図71に示す半導体装
置の動作を図72に示す信号波形図を参照して説明す
る。
The MIS transistor NTR16 is an ITR transistor having a large gate tunnel barrier, and the gate tunnel current is sufficiently suppressed. On the other hand, the MIS transistors NQ15 to NQ17 have a thin gate insulating film M
It is an IS transistor and operates at high speed in accordance with input signals IN1-IN3. Next, the operation of the semiconductor device shown in FIG. 71 will be described with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0385】信号/データに対する処理が行なわれるノ
ーマルモード時において、スリープモード指示信号SL
EEPは、Lレベルであり、MISトランジスタNTR
16はオフ状態を維持する。このMISトランジスタN
TR16は、ITRトランジスタであり、ゲートトンネ
ル電流およびオフリーク電流ともに小さい。このノーマ
ルモード時において、アクティブサイクルおよびスタン
バイサイクルが繰返し実行される。アクティブサイクル
時において活性化指示信号ACTに従ってプリチャージ
指示信号/φPRが非活性/活性を繰返す。このアクテ
ィブ期間中、プリチャージ指示信号/φPRが非活性状
態にある。この通常動作モード時においては、ゲート絶
縁膜の薄いMISトランジスタPQ16を用いてプリチ
ャージノード150をプリチャージしている。したがっ
て通常動作モード時(ノーマルモード時)においては、
高速で、活性化指示信号ACTに従ってプリチャージノ
ード150の充電/放電を行なうことができる。
In the normal mode in which processing on signals / data is performed, sleep mode instruction signal SL
EEP is at the L level and the MIS transistor NTR
Reference numeral 16 maintains the off state. This MIS transistor N
TR16 is an ITR transistor, and both the gate tunnel current and the off-leak current are small. In the normal mode, an active cycle and a standby cycle are repeatedly executed. In the active cycle, precharge instructing signal / φPR repeatedly deactivates / activates according to activation instructing signal ACT. During this active period, precharge instructing signal / φPR is in an inactive state. In the normal operation mode, precharge node 150 is precharged using MIS transistor PQ16 having a thin gate insulating film. Therefore, in the normal operation mode (normal mode),
At a high speed, precharge node 150 can be charged / discharged in accordance with activation instruction signal ACT.

【0386】一方、スリープモードに入ると、スリープ
モード指示信号SLEEPがHレベルとなり、MISト
ランジスタNTR16がオン状態となり、プリチャージ
ノード150が接地電圧レベルに固定される。一方、プ
リチャージ指示信号/φPRがHレベルを維持し、MI
SトランジスタPQ16がオフ状態となる。
In the sleep mode, on the other hand, sleep mode instruction signal SLEEP attains an H level, MIS transistor NTR16 is turned on, and precharge node 150 is fixed at the ground voltage level. On the other hand, precharge instructing signal / φPR maintains H level and MI
S transistor PQ16 is turned off.

【0387】このスリープモード時においては、入力信
号IN1−IN3はすべてLレベルに設定され、MIS
トランジスタNQ15−NQ17はすべてオフ状態であ
る。したがって、低消費電流が要求されるスリープモー
ド時においては、ゲート絶縁膜の薄いMISトランジス
タPQ16、およびNQ15−NQ17はすべてオフ状
態であり、これらのMISトランジスタPQ16、NQ
15−NQ17におけるゲートトンネル電流を抑制する
ことができる。
In the sleep mode, input signals IN1-IN3 are all set at L level, and MIS
All transistors NQ15-NQ17 are off. Therefore, in the sleep mode where low current consumption is required, MIS transistors PQ16 and NQ15-NQ17 each having a thin gate insulating film are all off, and these MIS transistors PQ16 and NQ
The gate tunnel current in the 15-NQ 17 can be suppressed.

【0388】スリープモードが終了すると、スリープモ
ード指示信号SLEEPがLレベルに復帰し、MISト
ランジスタNTR16がオフ状態となる。このスリープ
モード指示信号SLEEPがLレベルになると、プリチ
ャージ指示信号/φPRがLレベルとなり、MISトラ
ンジスタPQ16がオン状態となり、プリチャージノー
ド150を高速で電源電圧Vccレベルにプリチャージ
する。このスリープモードからノーマルモード時のスタ
ンバイ状態への移行時においては、アクティブサイクル
開始までに所定の期間が仕様で定められており、十分な
時間が保証される。したがって、このスリープモードか
らスタンバイ状態移行時において、プリチャージ用のM
ISトランジスタPQ16を用いて確実に、プリチャー
ジノード150を所定電圧のレベルにプリチャージする
ことができる。
When the sleep mode ends, sleep mode instruction signal SLEEP returns to the L level, and MIS transistor NTR16 is turned off. When sleep mode instruction signal SLEEP attains an L level, precharge instruction signal / φPR attains an L level, MIS transistor PQ16 is turned on, and precharge node 150 is precharged to power supply voltage Vcc level at high speed. At the time of transition from the sleep mode to the standby state in the normal mode, a predetermined period is specified in the specifications until the start of the active cycle, and a sufficient time is guaranteed. Therefore, at the time of transition from the sleep mode to the standby state, the precharge M
Precharge node 150 can be reliably precharged to a predetermined voltage level using IS transistor PQ16.

【0389】図73は、図71に示すプリチャージ指示
信号およびスリープモード指示信号の発生部の構成を概
略的に示す図である。図73において、制御信号発生部
は、外部からの動作モード指示信号CMDを受けて、活
性化指示信号ACTおよびスリープモード指示信号SL
EEPを、指定された動作モードに従って選択的に活性
化するモード検出回路170と、モード検出回路170
からの活性化指示信号ACTを受ける2段の縦続接続さ
れるインバータ回路171および172と、インバータ
回路172の出力信号とスリープモード指示信号SLE
EPを受けて、プリチャージ指示信号/φPRを生成す
るOR回路173を含む。
FIG. 73 schematically shows a structure of a portion for generating the precharge instruction signal and the sleep mode instruction signal shown in FIG. 71. In FIG. 73, a control signal generating unit receives an operation mode instruction signal CMD from outside, and receives activation instruction signal ACT and sleep mode instruction signal SL.
A mode detection circuit 170 for selectively activating EEP according to a designated operation mode;
, Cascade-connected inverter circuits 171 and 172 receiving an activation instruction signal ACT from the inverter, an output signal of inverter circuit 172 and sleep mode instruction signal SLE
An OR circuit 173 generating a precharge instruction signal / φPR in response to EP is included.

【0390】動作モード指示信号CMDが、アクティブ
状態を指定するときは、活性化指示信号ACTがHレベ
ルとなる。応じて、プリチャージ指示信号/φPRが、
スリープモード指示信号SLEEPがLレベルのときに
活性状態となる。したがってスリープモード指示信号S
LEEPがLレベルのときには、プリチャージ指示信号
/φPRが、活性化指示信号ACTに従って生成され
る。
When operation mode designating signal CMD designates an active state, activation designating signal ACT attains an H level. Accordingly, precharge instruction signal / φPR becomes
When sleep mode instruction signal SLEEP is at L level, it is activated. Therefore, sleep mode instruction signal S
When LEEP is at L level, precharge instructing signal / φPR is generated according to activation instructing signal ACT.

【0391】一方、スリープモード指示信号SLEEP
が活性状態のHレベルとなると、OR回路173からの
プリチャージ指示信号/φPRはHレベルに固定され
る。これにより、動作モードに応じて、プリチャージ指
示信号/φPRの活性化態様を切換えることができる。
なお、この変更例6において、プリチャージ指示信号/
φPRはワンショットパルスの形で発生されてもよい。
On the other hand, sleep mode instruction signal SLEEP
At the H level of the active state, precharge instructing signal / φPR from OR circuit 173 is fixed at the H level. Thereby, the activation mode of precharge instruction signal / φPR can be switched according to the operation mode.
In the sixth modification, the precharge instruction signal /
φPR may be generated in the form of a one-shot pulse.

【0392】なお、図71に示すこの発明の実施の形態
12の変更例6の半導体装置の一般の形は、図70に示
すものと実質的に同じとなる。
The general form of the semiconductor device according to the sixth modification of the twelfth embodiment shown in FIG. 71 is substantially the same as that shown in FIG.

【0393】以上のように、この発明の実施の形態12
に従えば、プリチャージ用のMISトランジスタに、ゲ
ートトンネル障壁の大きいMISトランジスタを用いる
場合には、ゲート絶縁膜の薄いMISトランジスタを用
いてプリチャージ動作を補償し、またゲート絶縁膜の薄
いMISトランジスタをプリチャージ用MISトランジ
スタとして利用する場合には、消費電流を低減すること
が要求される動作モード時には、このプリチャージ用M
ISトランジスタをオフ状態とするかまたは、ごく短時
間のみオン状態とする。これにより、低消費電流が要求
されるスタンバイ状態時におけるゲートトンネル電流を
動作速度に影響を及ぼすことなく抑制することができ
る。
As described above, the twelfth embodiment of the present invention is described.
According to the above, when a MIS transistor having a large gate tunnel barrier is used as a MIS transistor for precharge, the MIS transistor having a thin gate insulating film is used to compensate for the precharge operation, and the MIS transistor having a thin gate insulating film is used. Is used as a MIS transistor for precharging, in an operation mode in which reduction of current consumption is required, this M
The IS transistor is turned off or turned on only for a very short time. Thus, the gate tunnel current in the standby state where low current consumption is required can be suppressed without affecting the operation speed.

【0394】[実施の形態13]図74(A)は、この
発明の実施の形態13に従う半導体装置の要部の構成を
概略的に示す図である。この図74(A)に示す半導体
装置は、ダイナミック型半導体記憶装置(DRAM)で
あり、行列状に配列される複数のメモリセルを有するメ
モリセルアレイ200を含む。このメモリセルアレイ2
00において行列状に配列されるメモリセルは、ダイナ
ミック型メモリセルであり、所定の周期で、記憶データ
をリフレッシュする必要がある。
[Thirteenth Embodiment] FIG. 74A schematically shows a structure of a main portion of a semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 74A is a dynamic semiconductor memory device (DRAM) and includes a memory cell array 200 having a plurality of memory cells arranged in a matrix. This memory cell array 2
The memory cells arranged in a matrix at 00 are dynamic memory cells, and the stored data needs to be refreshed at a predetermined cycle.

【0395】この半導体装置は、さらに、メモリセルア
レイ200の行を指定するロウアドレスを生成するため
のロウアドレス系回路203と、ロウアドレス系回路2
03からのロウアドレスに従ってメモリセルアレイ20
0のアドレス指定された行に対応するワード線を選択状
態へ駆動するためのワード線駆動回路および選択行に接
続されるメモリセルのデータの検知、増幅を行なうため
のセンス系回路を含む行系回路ブロック204と、列選
択およびデータの入出力を行なうためのその他の周辺回
路を含む列系回路ブロック205を含む。
The semiconductor device further includes a row address circuit 203 for generating a row address designating a row of the memory cell array 200, and a row address circuit 2
03 according to the row address from memory cell array 20
A row system including a word line drive circuit for driving a word line corresponding to a row addressed to 0 to a selected state and a sense system circuit for detecting and amplifying data of a memory cell connected to the selected row It includes a circuit block 204 and a column-related circuit block 205 including other peripheral circuits for performing column selection and data input / output.

【0396】ロウアドレス系回路203は、与えられた
ロウアドレスを受けて内部ロウアドレスを発生するロウ
アドレスバッファ、このロウアドレスバッファからのロ
ウアドレスをデコードするロウデコード回路およびこれ
らのロウアドレスバッファおよびロウデコード回路の動
作を制御するロウアドレス系制御回路を含む。
A row address circuit 203 receives an applied row address and generates an internal row address, a row decode circuit for decoding a row address from the row address buffer, a row address buffer and a row address buffer. A row address control circuit for controlling the operation of the decode circuit is included.

【0397】ワード線駆動回路およびセンス系回路を含
む行系回路ブロック204は、ワード線駆動回路および
センス系回路の動作を制御する行系制御回路を含む。行
系回路ブロック204は、また、メモリセルアレイ20
0の各列に対応して配置され、各列を、所定の中間電圧
レベルにプリチャージするプリチャージ/イコライズ回
路を制御するための回路およびシェアードセンスアンプ
構成の場合のビット線分離ゲートの導通を制御するビッ
ト線分離ゲート制御回路等を含む。その他の周辺回路を
含む列系回路ブロック205は、列選択指示が与えられ
たときに動作する。
[0397] Row-related circuit block 204 including the word-line drive circuit and the sense-related circuit includes a row-related control circuit for controlling the operations of the word-line drive circuit and the sense-related circuit. The row-related circuit block 204 includes the memory cell array 20
0, a circuit for controlling a precharge / equalize circuit for precharging each column to a predetermined intermediate voltage level, and the conduction of a bit line isolation gate in the case of a shared sense amplifier configuration. It includes a bit line isolation gate control circuit for controlling. Column-related circuit block 205 including other peripheral circuits operates when a column selection instruction is given.

【0398】この半導体装置は、さらに、(セルフ)リ
フレッシュモード時にリフレッシュされる行を指定する
リフレッシュアドレスを生成するリフレッシュアドレス
カウンタ201と、セルフリフレッシュモード時に、リ
フレッシュ要求を所定の間隔で発生するリフレッシュタ
イマ202を含む。このリフレッシュアドレスカウンタ
201からのリフレッシュアドレスはロウアドレス系回
路203へ与えられ、またリフレッシュタイマ202か
らのリフレッシュ要求信号が、ロウアドレス系回路20
3および行系回路ブロック204へ与えられ、それぞれ
のリフレッシュモード時における動作を制御する。
The semiconductor device further includes a refresh address counter 201 for generating a refresh address designating a row to be refreshed in the (self) refresh mode, and a refresh timer for generating a refresh request at a predetermined interval in the self refresh mode. 202. The refresh address from the refresh address counter 201 is supplied to the row address circuit 203, and the refresh request signal from the refresh timer 202 is sent to the row address circuit 20.
3 and the row-related circuit block 204 to control the operation in each refresh mode.

【0399】セルフリフレッシュモードは、実際にリフ
レッシュが行なわれるリフレッシュアクティブ期間およ
びリフレッシュ要求の発行を待つリフレッシュスタンバ
イ期間を含む。通常動作モード時においても、アクティ
ブサイクルおよびスタンバイサイクルが存在する。セル
フリフレッシュモードは、通常、低消費電力モードであ
り、このセルフリフレッシュモード時における消費電流
はできるだけ小さくするのが好ましい。このためリフレ
ッシュモード時に動作するリフレッシュアドレスカウン
タ201およびリフレッシュタイマ202は、ゲートト
ンネル障壁の大きなITRトランジスタで構成する。た
とえば、ゲート絶縁膜の厚い厚膜トランジスタを用い
て、これらのリフレッシュアドレスカウンタ201およ
びリフレッシュタイマ202を構成する。一方、ロウア
ドレス系回路203、行系回路ブロック204および列
系回路ブロック205は、通常動作モード時においても
動作をする必要があり、これらは高速動作性を要求され
るため、ゲート絶縁膜の薄いMISトランジスタで構成
する。
The self-refresh mode includes a refresh active period in which refresh is actually performed and a refresh standby period in which a refresh request is issued. Even in the normal operation mode, there are an active cycle and a standby cycle. The self-refresh mode is usually a low power consumption mode, and it is preferable that the current consumption in the self-refresh mode be as small as possible. For this reason, the refresh address counter 201 and the refresh timer 202 operating in the refresh mode are configured by ITR transistors having a large gate tunnel barrier. For example, the refresh address counter 201 and the refresh timer 202 are configured using a thick-film transistor having a thick gate insulating film. On the other hand, the row address circuit 203, the row circuit block 204, and the column circuit block 205 need to operate even in the normal operation mode, and these require high-speed operability. It is composed of MIS transistors.

【0400】これらのリフレッシュアドレスカウンタ2
01およびリフレッシュタイマ202は、ゲートトンネ
ル障壁の大きなITRトランジスタで構成しても、セル
フリフレッシュモード時には高速動作性が要求されない
ため、特に問題は生じない。ロウアドレス系回路20
3、行系回路ブロック204および列系回路ブロック2
05は、セルフリフレッシュモード時のリフレッシュス
タンバイ状態時においては、先の実施の形態1および3
で示した構成に基づき、ゲートトンネル電流の抑制が図
られる。これらは、また、電源電圧供給が停止されても
よい。したがって、通常動作モード時の高速動作性を損
なうことなく、セルフリフレッシュモード時の消費電流
を低減することができる。
These refresh address counters 2
01 and the refresh timer 202 do not require any high speed operation in the self-refresh mode even if they are constituted by an ITR transistor having a large gate tunnel barrier. Row address circuit 20
3. Row related circuit block 204 and column related circuit block 2
Reference numeral 05 denotes the first and third embodiments in the refresh standby state in the self-refresh mode.
Based on the configuration shown in, suppression of the gate tunnel current is achieved. They may also be powered off. Therefore, the current consumption in the self-refresh mode can be reduced without impairing the high-speed operation in the normal operation mode.

【0401】図74(A)において、その他の周辺回路
を含む列系回路ブロック205は、このセルフリフレッ
シュモード時においては、電源電圧供給が停止されるな
どのゲートトンネル電流抑制動作が実行される。行選択
に関連するロウアドレス系回路203および行系回路ブ
ロック204は、セルフリフレッシュモード時、リフレ
ッシュスタンバイ状態時およびリフレッシュアクティブ
状態に応じて、そのゲートトンネル電流抑制機構が選択
的に活性化される。
In FIG. 74A, column-related circuit block 205 including other peripheral circuits performs a gate tunnel current suppressing operation such as stopping supply of power supply voltage in the self-refresh mode. In the row address related circuit 203 and the row related circuit block 204 related to row selection, the gate tunnel current suppressing mechanism is selectively activated according to the self refresh mode, the refresh standby state and the refresh active state.

【0402】図74(B)は、図74(A)に示すリフ
レッシュアドレスカウンタ201の一段の構成を示す図
である。リフレッシュアドレスビットの数に応じて必要
な数だけ、この図74(B)に示す構成が設けられる。
図74(B)において、リフレッシュアドレスカウンタ
201は、リフレッシュアドレスビット/Qi−1に応
答して選択的に活性化され、活性化時与えられた信号を
反転するクロックトインバータ201aおよび201b
と、クロックトインバータ201bの出力信号を反転し
てクロックトインバータ201aの入力へ与えるインバ
ータ201cと、クロックトインバータ201aの出力
をラッチするインバータラッチ201dと、クロックト
インバータ201bの出力信号をラッチするインバータ
ラッチ201eとを含む。クロックトインバータ201
bからリフレッシュアドレスビットQiが出力される。
これらのインバータが、全てITRトランジスタ、たと
えば厚膜トランジスタで構成される。次に、この図74
(B)に示すリフレッシュアドレスカウンタの動作につ
いて、簡単に説明する。
FIG. 74B shows a structure of one stage of refresh address counter 201 shown in FIG. 74A. The structure shown in FIG. 74 (B) is provided by a necessary number according to the number of refresh address bits.
In FIG. 74 (B), refresh address counter 201 is selectively activated in response to refresh address bit / Qi-1, and clocked inverters 201a and 201b inverting a signal applied when activated.
An inverter 201c that inverts an output signal of the clocked inverter 201b and applies the inverted signal to an input of the clocked inverter 201a, an inverter latch 201d that latches an output of the clocked inverter 201a, and an inverter that latches an output signal of the clocked inverter 201b And a latch 201e. Clocked inverter 201
b outputs a refresh address bit Qi.
These inverters are all composed of ITR transistors, for example, thick film transistors. Next, FIG.
The operation of the refresh address counter shown in FIG.

【0403】ビット/Qi−1がHレベルのとき、クロ
ックトインバータ201aは出力ハイインピーダンス状
態であり、一方、クロックトインバータ201bが活性
化され、インバータラッチ201dにラッチされている
信号を反転して、ビットQiを生成する。インバータラ
ッチ201dには、ビットQiがラッチされているた
め、このビット/Qi−1がHレベルとなると、ビット
Qiが変化する。すなわち、下位のビットQiがHレベ
ルからLレベルに変化すると上位ビットQiの論理レベ
ルが変化する。ビット/Q−iがLレベルの間、クロッ
クトインバータ201bは出力ハイインピーダンス状態
であり、ビットQiは変化しない。この下位ビットのH
レベルからLレベルへの変化時に、すなわち下位からの
キャリ発生時に上位ビットの論理レベルを変化させるこ
とにより、カウント回路を構成することができる。
When bit / Qi-1 is at H level, clocked inverter 201a is in an output high impedance state, while clocked inverter 201b is activated to invert the signal latched in inverter latch 201d. , Bit Qi. Since bit Qi is latched in inverter latch 201d, bit Qi changes when bit / Qi-1 attains an H level. That is, when the lower bit Qi changes from the H level to the L level, the logical level of the upper bit Qi changes. While bit / Q-i is at L level, clocked inverter 201b is in an output high impedance state, and bit Qi does not change. H of this lower bit
By changing the logic level of the upper bit when the level changes from the level to the L level, that is, when a carry occurs from the lower level, a count circuit can be configured.

【0404】リフレッシュタイマの回路構成としては、
キャパシタの充放電時間を利用する従来と同様の構成を
利用することができる。
[0404] The circuit configuration of the refresh timer is as follows.
A configuration similar to the conventional configuration using the charging and discharging time of the capacitor can be used.

【0405】[変更例1]図75は、この発明の実施の
形態13の変更例1の構成を概略的に示す図である。図
75においては、ロウアドレス系回路203および行系
回路ブロック204に対し、それぞれ、リフレッシュモ
ード時に活性化されるロウアドレス系回路206および
行系回路ブロック207が対応して配置される。これら
の行系回路ブロック207およびロウアドレス系回路2
06は、リフレッシュモード時に動作するだけであり、
たとえばゲート絶縁膜の厚い厚膜トランジスタであるI
TRトランジスタを構成要素として含む。通常動作モー
ド時においては、ゲート絶縁膜の薄いMISトランジス
タを構成要素として含むロウアドレス系回路203およ
び行系回路ブロック204により、メモリセルアレイ2
00に対する行選択動作が実行される。一方、リフレッ
シュモード時(セルフリフレッシュモード時)において
は、ロウアドレス系回路206および行系回路ブロック
207により、メモリセルアレイ200の行選択動作が
実行される。ロウアドレス系回路203および行系回路
ブロック204は、このリフレッシュモード時ゲートト
ンネル電流を抑制するように、その電源電圧等の制御が
行なわれる。その他の周辺回路を含む列系回路ブロック
205においても同様、ゲートトンネル電流低減機構が
活性化される。ロウアドレス系回路206のたとえばデ
コード回路は厚膜トランジスタであり、正確な動作のた
めに必要に応じて電源電圧を高くするなどの処置を行な
い、厚膜トランジスタのしきい値電圧の影響が十分に抑
制されるように制御する。
[Modification 1] FIG. 75 schematically shows a structure of a modification 1 of the thirteenth embodiment of the invention. In FIG. 75, row address related circuit 203 and row related circuit block 207 activated in the refresh mode are arranged corresponding to row address related circuit 203 and row related circuit block 204, respectively. These row related circuit block 207 and row address related circuit 2
06 operates only in the refresh mode,
For example, I, which is a thick-film transistor having a thick gate insulating film,
A TR transistor is included as a component. In the normal operation mode, the memory cell array 2 is formed by a row address circuit 203 and a row circuit block 204 each including a MIS transistor having a thin gate insulating film as a component.
A row selection operation for 00 is performed. On the other hand, in the refresh mode (self-refresh mode), the row address-related circuit 206 and the row-related circuit block 207 execute a row selection operation of the memory cell array 200. The row address related circuit 203 and the row related circuit block 204 control the power supply voltage and the like so as to suppress the gate tunnel current in the refresh mode. Similarly, in column-related circuit block 205 including other peripheral circuits, the gate tunnel current reducing mechanism is activated. For example, the decode circuit of the row address circuit 206 is a thick-film transistor, and measures such as increasing the power supply voltage are required if necessary for accurate operation, so that the influence of the threshold voltage of the thick-film transistor is sufficient. Control to be suppressed.

【0406】以上のように、通常動作モード時に動作す
る行選択系回路およびセルフリフレッシュモード時に動
作する行選択系回路を別々に設けることにより、通常動
作モード時における動作特性を損なうことなく、セルフ
リフレッシュモード時におけるゲートトンネル電流によ
る消費電流を低減することができる。
As described above, by separately providing the row selection related circuits operating in the normal operation mode and the row selection related circuits operating in the self refresh mode, the self refresh can be performed without impairing the operation characteristics in the normal operation mode. The current consumption due to the gate tunnel current in the mode can be reduced.

【0407】なお、この行系回路ブロック204および
207に含まれるセンス系回路は、メモリアレイ200
において配置されるセンスアンプの動作を制御する回路
ブロックである。センスアンプは、通常動作モード用の
センスアンプ回路およびリフレッシュモード用のセンス
アンプ回路を別々に設ける必要はない。これは、センス
アンプ回路を構成する交差結合されるMISトランジス
タは、スタンバイ状態時においてすべてオフ状態となる
ためである。しかしながら、このセンスアンプ回路を活
性化するためのセンスアンプ活性化トランジスタは、通
常動作モード用とセルフリフレッシュモード用とを2つ
別々に設けてもよい。このリフレッシュモード用のセン
スアンプ活性化トランジスタのゲートトンネル障壁を大
きいMISトランジスタで構成し、電流駆動能力を小さ
くして、センスアンプ回路動作時における平均直流電流
を低減し、セルフリフレッシュモード時の直流消費電流
を低減する。
The sense circuits included in row-related circuit blocks 204 and 207 correspond to memory array 200
Is a circuit block for controlling the operation of the sense amplifier arranged in the circuit. It is not necessary to separately provide a sense amplifier circuit for the normal operation mode and a sense amplifier circuit for the refresh mode. This is because all the MIS transistors cross-coupled constituting the sense amplifier circuit are turned off in the standby state. However, two sense amplifier activating transistors for activating the sense amplifier circuit may be provided separately for the normal operation mode and for the self refresh mode. The gate tunnel barrier of this refresh mode sense amplifier activating transistor is formed of a large MIS transistor, the current driving capability is reduced, the average DC current during the operation of the sense amplifier circuit is reduced, and the DC consumption in the self refresh mode is reduced. Reduce current.

【0408】図76は、図75に示す構成に対する制御
部の構成を概略的に示す図である。図76において、動
作モード指示信号CMDに従ってセルフリフレッシュモ
ードが指定されたことを検出するリフレッシュモード検
出回路210と、このリフレッシュモード検出回路21
0からのリフレッシュモード指示信号SRFに従って行
系回路ブロック207および204の出力の一方を選択
するマルチプレクサ(MUX)214と、リフレッシュ
モード指示信号SRFに従ってロウアドレス系回路20
3および行系回路ブロック204の電源制御等を行なう
ゲートトンネル電流低減機構212が設けられる。この
リフレッシュモード検出回路210は、ゲートトンネル
障壁の大きなMISトランジスタを構成要素として含
む。
FIG. 76 is a diagram schematically showing a configuration of a control unit for the configuration shown in FIG. Referring to FIG. 76, a refresh mode detecting circuit 210 for detecting that a self-refresh mode is designated according to an operation mode instruction signal CMD, and a refresh mode detecting circuit 21
A multiplexer (MUX) 214 for selecting one of the outputs of the row related circuit blocks 207 and 204 according to the refresh mode instruction signal SRF from 0, and the row address related circuit 20 according to the refresh mode instruction signal SRF.
3 and a gate tunnel current reducing mechanism 212 for controlling the power supply of the row related circuit block 204 and the like. The refresh mode detection circuit 210 includes a MIS transistor having a large gate tunnel barrier as a component.

【0409】リフレッシュモードが指定され、リフレッ
シュモード指示信号SRFが活性化されると、ゲートト
ンネル電流低減機構212がロウアドレス系回路203
および行系回路ブロック204の電源制御等を行ないゲ
ートトンネル電流を低減させる。このゲートトンネル電
流低減機構212は、単に、ロウアドレス系回路203
および行系回路ブロック204への電源電圧供給を遮断
する構成であってもよい。
When a refresh mode is designated and refresh mode instruction signal SRF is activated, gate tunnel current reducing mechanism 212 activates row address related circuit 203.
In addition, the power supply control and the like of the row-related circuit block 204 are performed to reduce the gate tunnel current. The gate tunnel current reducing mechanism 212 is simply provided by the row address circuit 203
Alternatively, the power supply voltage supply to the row-related circuit block 204 may be interrupted.

【0410】リフレッシュモード時にはマルチプレクサ
214が、ワード線駆動回路およびセンス系回路を含む
行系回路ブロック207の出力信号を選択してメモリセ
ルアレイ200へ与える。このリフレッシュモード検出
回路210からのセルフリフレッシュモード指示信号S
RFは、また、リフレッシュタイマ202および列系回
路ブロック205へ与えられる。列系回路ブロックに対
してもゲートトンネル電流低減機構が設けられており、
そのリフレッシュモード指示信号SRFに従って、この
列系回路ブロック205の電源またはバイアス制御によ
るトンネル電流低減が行なわれる。リフレッシュタイマ
202は、リフレッシュモード指示信号SRFが活性状
態の間、所定の時間間隔でリフレッシュ要求を発行す
る。
In the refresh mode, multiplexer 214 selects an output signal of row related circuit block 207 including a word line drive circuit and a sense related circuit and applies it to memory cell array 200. Self-refresh mode instructing signal S from refresh mode detecting circuit 210
RF is also supplied to refresh timer 202 and column-related circuit block 205. A gate tunnel current reduction mechanism is also provided for column-related circuit blocks,
In accordance with the refresh mode instruction signal SRF, the tunnel current is reduced by controlling the power supply or bias of column-related circuit block 205. Refresh timer 202 issues a refresh request at predetermined time intervals while refresh mode instruction signal SRF is active.

【0411】なお、このリフレッシュモード検出回路2
10からのリフレッシュモード検出信号SRFに従って
ロウアドレス系回路206および行系回路ブロック20
7が選択的に能動状態とされる構成が用いられてもよ
い。リフレッシュモード指示信号SRFが非活性状態の
通常動作モード時には、ロウアドレス系回路206およ
び行系回路ブロック207に対する電源電圧供給停止の
処置が行なわれてもよい。
Note that this refresh mode detection circuit 2
10 in accordance with the refresh mode detection signal SRF from the row address circuit 206 and the row circuit block 20.
A configuration in which 7 is selectively activated may be used. In the normal operation mode in which refresh mode instruction signal SRF is inactive, power supply voltage supply to row address circuit 206 and row circuit block 207 may be stopped.

【0412】[変更例2]図77は、この発明の実施の
形態13の変更例2の構成を概略的に示す図である。こ
の図77に示す構成は、図74に示す構成と以下の点が
異なっている。すなわち、ロウアドレス系回路203お
よび行系回路ブロック204に対し、プリチャージ指示
信号/φPWR1をゲートに受けるMISトランジスタ
PTR20が設けられ、また列系回路205に対し、プ
リチャージ指示信号/φPWR2に応答して選択的に導
通するMISトランジスタPTR22が電源制御トラン
ジスタとして設けられる。
[Modification 2] FIG. 77 schematically shows a structure of a modification 2 of the thirteenth embodiment of the invention. The configuration shown in FIG. 77 differs from the configuration shown in FIG. 74 in the following points. More specifically, MIS transistor PTR20 receiving at its gate a precharge instruction signal / φPWR1 is provided for row address circuit 203 and row circuit block 204, and responds to precharge instruction signal / φPWR2 for column circuit 205. An MIS transistor PTR22 that is selectively turned on is provided as a power supply control transistor.

【0413】これらのMISトランジスタPTR20お
よびPTR22は、ゲートトンネル障壁の大きなITR
トランジスタである。ロウアドレス系回路203および
ワード線駆動回路/センス系回路204は、その構成要
素は、できるだけゲート絶縁膜膜厚が薄くされたMIS
トランジスタである。またその他の周辺回路を含む列系
回路205は、ゲート絶縁膜の薄いMISトランジスタ
で構成される。他の構成は図74に示す構成と同じであ
る。次に、この図77に示す半導体装置の動作を図78
に示す信号波形図を参照して説明する。
[0413] These MIS transistors PTR20 and PTR22 are formed of an ITR having a large gate tunnel barrier.
It is a transistor. The row address system circuit 203 and the word line drive circuit / sense system circuit 204 are composed of a MIS having a gate insulating film thickness as small as possible.
It is a transistor. The column circuit 205 including other peripheral circuits is formed of a MIS transistor having a thin gate insulating film. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG. Next, the operation of the semiconductor device shown in FIG.
This will be described with reference to signal waveform diagrams shown in FIG.

【0414】通常動作モード時(ノーマルモード)にお
いては、リフレッシュモード指示信号SRFはLレベル
である。この状態においては、電源制御信号/φPWR
1および/φPWR2はともにLレベルであり、電源ト
ランジスタPTR20およびPTR22はオン状態であ
る。したがって、ロウアドレス系回路203、行系回路
204および列系回路205は、与えられた信号に従っ
て高速で動作する。
In the normal operation mode (normal mode), refresh mode instruction signal SRF is at L level. In this state, power supply control signal / φPWR
1 and / φPWR2 are both at the L level, and power supply transistors PTR20 and PTR22 are on. Therefore, row address related circuit 203, row related circuit 204, and column related circuit 205 operate at high speed according to the applied signals.

【0415】リフレッシュモードが指定されると、リフ
レッシュモード指示信号SRFがHレベルに立上がる。
応じて、電源制御信号/φPWR2がHレベルとなり、
電源トランジスタPTR22がオフ状態となる。これに
より、列系回路205への電源電圧供給が停止され、列
系回路(その他の周辺回路)205の消費電流を低減す
る。一方、このリフレッシュモード指示信号SRFがH
レベルのときには、リフレッシュタイマ202からのリ
フレッシュ要求に従って生成されるリフレッシュ活性化
信号RFACTが活性化されるときに、電源制御信号/
φPWR1がLレベルとなる。一方、このリフレッシュ
モードにおいてリフレッシュ活性化信号RFACTがL
レベルの非活性状態にあり、リフレッシュモード時のス
タンバイ状態のときには、電源制御信号/φPWR1は
Hレベルとなる。したがって、リフレッシュモード時に
おいては、このリフレッシュ動作(行選択動作)が行な
われる期間電源トランジスタPTR20がオン状態とな
る。スタンバイ状態時においてはこれらのロウアドレス
系回路203および行系回路(ワード線駆動回路/セン
ス系回路)204への電源電圧供給は停止される。した
がって、リフレッシュモード時における消費電流を低減
することができる。
When a refresh mode is designated, refresh mode instruction signal SRF rises to H level.
Accordingly, power supply control signal / φPWR2 attains H level,
The power transistor PTR22 is turned off. As a result, the supply of the power supply voltage to the column related circuit 205 is stopped, and the current consumption of the column related circuit (other peripheral circuits) 205 is reduced. On the other hand, when refresh mode instruction signal SRF is at H level
When the refresh activation signal RFACT generated according to the refresh request from the refresh timer 202 is activated, the power supply control signal /
φPWR1 becomes L level. On the other hand, in this refresh mode, refresh activation signal RFACT is at L level.
Power supply control signal / φPWR1 attains the H level in the inactive state of the level and in the standby state in the refresh mode. Therefore, in the refresh mode, power supply transistor PTR20 is turned on during the period when this refresh operation (row selection operation) is performed. In the standby state, supply of the power supply voltage to the row address circuit 203 and the row circuit (word line drive circuit / sense circuit) 204 is stopped. Therefore, current consumption in the refresh mode can be reduced.

【0416】なお、この図77に示す構成においては、
電源トランジスタPTR20およびPTR22により、
電源電圧供給を制御している。しかしながら、この電源
電圧トランジスタPTR20およびPTR22に代え
て、先の実施の形態1または3などにおいて示したよう
に、ウェルバイアスを深くする、電源電圧の極性を切換
える、階層電源構成においては副電源線を切り離すなど
のゲートトンネル電流抑制機構が用いられ、この電源制
御信号/φPWR1および/φPWR2が非活性状態の
ときにゲートトンネル電流低減機構が活性化される構成
が用いられてもよい。
In the structure shown in FIG. 77,
By power supply transistors PTR20 and PTR22,
Power supply voltage is controlled. However, in place of power supply voltage transistors PTR20 and PTR22, as shown in the first or third embodiment, the well bias is deepened, the polarity of the power supply voltage is switched. A structure in which a gate tunnel current suppressing mechanism such as disconnection is used, and the gate tunnel current reducing mechanism is activated when power supply control signals / φPWR1 and / φPWR2 are in an inactive state may be used.

【0417】図79は、この図78に示す制御信号を発
生する部分の構成を示す図である。リフレッシュモード
指示信号SRFは、図76に示す構成と同様、動作モー
ド指示信号CMDに従ってリフレッシュモードが指定さ
れたことを検出するモード検出回路210から生成され
る。このリフレッシュモード指示信号SRFをバッファ
回路220でバッファ処理して、電源制御信号/φPW
R2が生成される。図79において、バッファ回路22
0は、一例として、2段の縦続接続されるインバータを
含む。
FIG. 79 shows a structure of a portion for generating the control signal shown in FIG. 78. Refresh mode instruction signal SRF is generated from mode detection circuit 210 which detects that the refresh mode has been designated according to operation mode instruction signal CMD, similarly to the configuration shown in FIG. This refresh mode instruction signal SRF is buffered by buffer circuit 220, and power supply control signal / φPW
R2 is generated. In FIG. 79, the buffer circuit 22
0 includes, for example, two stages of cascaded inverters.

【0418】リフレッシュタイマ202は、リフレッシ
ュモード指示信号SRFがHレベルの活性状態のとき
に、所定の周期でリフレッシュ要求信号REFQを発行
する。ワンショットパルス発生回路222がこのリフレ
ッシュ要求信号REFQに従って所定の時間幅を有する
ワンショットのパルスを生成する。このワンショットパ
ルス発生回路222からのワンショットパルスがリフレ
ッシュ活性化信号RFACTとして、回路ブロック20
3および204へ与えられ、このリフレッシュ活性化信
号RFACTの活性化期間中、行選択およびメモリセル
データの検知、増幅および再書込が行なわれる。
The refresh timer 202 issues a refresh request signal REFQ at a predetermined cycle when the refresh mode instruction signal SRF is in the active state of H level. One-shot pulse generating circuit 222 generates a one-shot pulse having a predetermined time width according to refresh request signal REFQ. The one-shot pulse from the one-shot pulse generation circuit 222 is used as the refresh activation signal RFACT in the circuit block 20.
3 and 204. During the activation period of refresh activation signal RFACT, row selection and memory cell data detection, amplification and rewriting are performed.

【0419】この制御信号発生部は、さらに、リフレッ
シュモード指示信号SRFとリフレッシュ活性化信号R
FACTを受けるNAND回路224と、NAND回路
224の出力信号とリフレッシュモード指示信号SRF
を受けるAND回路226を含む。AND回路226か
ら、電源制御信号/φPWR1が出力される。通常動作
モード時(ノーマルモード)においては、リフレッシュ
モード指示信号SRFはLレベルであり、電源制御信号
/φPWR1はLレベルを維持する。一方、リフレッシ
ュモード指示信号SRFがHレベルとなると、AND回
路226がバッファ回路として動作し、またNAND回
路224がインバータ回路として動作する。したがっ
て、リフレッシュモード時においては、リフレッシュ活
性化信号RFACTの反転信号として、電源制御信号/
φPWR1が生成される。
The control signal generating section further includes a refresh mode instructing signal SRF and a refresh activating signal R
NAND circuit 224 receiving FACT, output signal of NAND circuit 224 and refresh mode instruction signal SRF
Receiving circuit 226. Power supply control signal / φPWR1 is output from AND circuit 226. In the normal operation mode (normal mode), refresh mode instruction signal SRF is at L level, and power supply control signal / φPWR1 maintains L level. On the other hand, when refresh mode instruction signal SRF attains an H level, AND circuit 226 operates as a buffer circuit, and NAND circuit 224 operates as an inverter circuit. Therefore, in the refresh mode, the power supply control signal /
φPWR1 is generated.

【0420】なお、このリフレッシュ活性化信号RFA
CTは、ワンショットパルス発生回路222ではなく、
リフレッシュ要求信号REFQに従ってセットされかつ
センスアンプ活性化信号が発生されてから所定時間経過
後にリセットされるセット/リセットフリップフロップ
から生成されてもよい。
Note that refresh activation signal RFA
CT is not the one-shot pulse generation circuit 222,
It may be generated from a set / reset flip-flop which is set in accordance with refresh request signal REFQ and reset after a predetermined time has elapsed after generation of a sense amplifier activation signal.

【0421】なお、この制御信号発生回路の構成要素
は、すべて、ゲートトンネル障壁の大きなMISトラン
ジスタで構成される。セルフリフレッシュモード時にお
いては、高速動作性は要求されず、また、ノーマルモー
ド時においては、これらの電源制御信号/φPWR1お
よび/φPWR2はともにLレベルに固定されるため、
ノーマルモード時においても高速動作性は何ら要求され
ないため、問題は生じない。
The components of this control signal generation circuit are all formed of MIS transistors having a large gate tunnel barrier. In the self-refresh mode, high-speed operability is not required. In the normal mode, power supply control signals / φPWR1 and / φPWR2 are both fixed at L level.
Even in the normal mode, no problem arises because no high-speed operation is required.

【0422】なお、制御信号/PWR1および/PWR
2は、ノーマルモード時にともにLレベルであり、かつ
リフレッシュモード時に制御信号/PWR1がリフレッ
シュアクティブ時に活性化されかつリフレッシュスタン
バイ時に非活性化され、また制御信号/PWR2が非活
性化される状態が実現されれば、制御信号/PWR1お
よびPWR2を生成するためにどのような構成が用いら
れてもよい。
The control signals / PWR1 and / PWR
2 are both at the L level in the normal mode, and in the refresh mode, a state is realized in which the control signal / PWR1 is activated when the refresh is active, deactivated during the refresh standby, and the control signal / PWR2 is deactivated. If so, any configuration may be used to generate control signals / PWR1 and PWR2.

【0423】[変更例3]図80は、この発明の実施の
形態13の変更例3の構成を概略的に示す図である。図
80においては、この半導体装置250は、DRAM部
とロジック部を含む。この半導体装置は、同一半導体チ
ップ上に、ロジックとDRAMが混載されるシステムL
SIである。このDRAM部においては、メモリセルア
レイ200、ロウアドレス系回路203、ワード線駆動
回路/センス系回路(行系回路)204、その他の周辺
回路(列系回路)205、リフレッシュアドレスカウン
タ201およびリフレッシュタイマ202の部分に分割
される。
[Third Modification] FIG. 80 schematically shows a structure of a third modification of the thirteenth embodiment of the present invention. 80, this semiconductor device 250 includes a DRAM unit and a logic unit. This semiconductor device is a system L in which a logic and a DRAM are mounted on the same semiconductor chip.
SI. In this DRAM section, a memory cell array 200, a row address circuit 203, a word line drive / sense circuit (row circuit) 204, other peripheral circuits (column circuits) 205, a refresh address counter 201 and a refresh timer 202 Is divided into parts.

【0424】このDRAM部においては、リフレッシュ
アドレスカウンタ201およびリフレッシュタイマ20
2を除いて回路構成要素としては、ロジック部に用いら
れるMISトランジスタと同一のゲート絶縁膜の薄いロ
ジックトランジスタ(MISトランジスタ)が用いられ
る。リフレッシュアドレスカウンタ201およびリフレ
ッシュタイマ202は、ゲートトンネル障壁の大きなM
ISトランジスタ(ITRトランジスタ)で構成する。
In this DRAM section, refresh address counter 201 and refresh timer 20
Except for the circuit element 2, a logic transistor (MIS transistor) having the same gate insulating film as the MIS transistor used in the logic section is used as a circuit component. The refresh address counter 201 and the refresh timer 202 are provided with a large gate tunnel barrier M
It is composed of an IS transistor (ITR transistor).

【0425】このシステムLSIの動作モードとして
は、通常アクセスサイクルにおいて行なわれるアクティ
ブ/スタンバイサイクルおよびスリープモードと呼ばれ
る低消費電流スタンバイ状態とがある。このスリープモ
ードでは、ロジック部の動作が停止している。通常アク
セスサイクルにおいてはロジック部のロジック回路を含
めて、内部スタンバイサイクル時であっても数十mAの
電流消費は許容される。
The operation modes of the system LSI include an active / standby cycle performed in a normal access cycle and a low current consumption standby state called a sleep mode. In this sleep mode, the operation of the logic unit is stopped. In the normal access cycle, a current consumption of several tens mA is allowed even in the internal standby cycle including the logic circuit of the logic unit.

【0426】一方、スリープモード時においては、以下
の動作が要求される。ロジック部は、その電源を外部か
ら遮断してロジック部の低消費電力を実現する。DRA
M部においては、メモリセルアレイ200における記憶
データを最小限の電流で保持する。したがって、スリー
プモード時におけるセルフリフレッシュ動作を必要最小
限の電力を用いて行なうことになる。
In the sleep mode, on the other hand, the following operations are required. The logic unit realizes low power consumption of the logic unit by shutting off the power supply from the outside. DRA
In the M section, data stored in the memory cell array 200 is held with a minimum current. Therefore, the self-refresh operation in the sleep mode is performed using the minimum necessary power.

【0427】そこで、ロウアドレス系回路203および
行系回路204に対し電源トランジスタPTR20を設
け、またその他の周辺回路(列系回路)205に対して
も電源トランジスタPTR22を設ける。これらの電源
トランジスタPTR20およびPTR22は、ITRト
ランジスタであり、メモリ電源電圧Vcdを受ける。ま
たロジック部には、ITRトランジスタで構成される電
源トランジスタPTR24を電源トランジスタとして配
設する。この電源トランジスタPTR24を電源制御信
号/φPWR2で制御する。
Therefore, a power transistor PTR20 is provided for the row address circuit 203 and the row circuit 204, and a power transistor PTR22 is provided for the other peripheral circuit (column circuit) 205. Power supply transistors PTR20 and PTR22 are ITR transistors and receive memory power supply voltage Vcd. In the logic section, a power transistor PTR24 composed of an ITR transistor is provided as a power transistor. The power supply transistor PTR24 is controlled by the power supply control signal / φPWR2.

【0428】通常動作モード時においては、電源トラン
ジスタPTR20、PTR22およびPTR24はすべ
てオン状態である。ここで、電源制御信号/φPWR1
および/φPWR2の動作波形は、図78に示すものと
同じである。一方、スリープモードに入り、DRAM部
がセルフリフレッシュモードに入ると、電源制御信号/
φPWR1に従ってリフレッシュが行なわれる期間のみ
ロウアドレス系回路203およびワード線駆動回路/セ
ンス系回路(行系回路)204へ電源電圧を供給するま
たは、トンネルリーク電流低減機構を非活性化する。ス
リープモード時のスタンバイ状態時においては、この電
源制御信号/φPWR1により、トンネル電流低減機構
を活性化する。その他の周辺回路を含む列系回路205
は、電源制御信号/φPWR2により電源トランジスタ
PTR22がオフ状態となり、その他の周辺回路(列系
回路)205への電源電圧供給を停止する。
In the normal operation mode, power supply transistors PTR20, PTR22 and PTR24 are all on. Here, the power supply control signal / φPWR1
The operation waveforms of / φPWR2 are the same as those shown in FIG. On the other hand, when the sleep mode is entered and the DRAM section enters the self-refresh mode, the power supply control signal /
A power supply voltage is supplied to row address related circuit 203 and word line drive circuit / sense related circuit (row related circuit) 204 only during a period in which refresh is performed in accordance with φPWR1, or a tunnel leak current reduction mechanism is deactivated. In the standby state in the sleep mode, the power supply control signal / φPWR1 activates the tunnel current reduction mechanism. Column-related circuit 205 including other peripheral circuits
The power supply transistor PTR22 is turned off by the power supply control signal / φPWR2, and the supply of the power supply voltage to the other peripheral circuits (column circuits) 205 is stopped.

【0429】ロジック部は、スリープモードに入ると、
電源制御信号/φPWR2に従って電源トランジスタP
TR24がオフ状態となる。したがって、スリープモー
ド時におけるシステムLSIの消費電力を低減すること
ができる。
When the logic unit enters the sleep mode,
Power supply transistor P according to power supply control signal / φPWR2
TR24 is turned off. Therefore, power consumption of the system LSI in the sleep mode can be reduced.

【0430】なお、ロジック部に対しては電源トランジ
スタPTR24はロジック電源電圧Vclを受けてお
り、このロジック部へは、電源トランジスタPTR24
を設ける代わりに、単に外部から、このロジック電源電
圧Vclの供給を停止し、ロジック電源電圧Vclが接
地電圧レベルに放電されてもよい。いずれにしても、こ
のロジック部およびDRAM部において、電源制御信号
/φPWR1および/φPWR2の非活性化時には、ゲ
ートトンネル電流低減機構が活性化されればよい。
The power supply transistor PTR24 receives the logic power supply voltage Vcl for the logic portion, and the power supply transistor PTR24
May be simply stopped from the outside to supply the logic power supply voltage Vcl, and the logic power supply voltage Vcl may be discharged to the ground voltage level. In any case, in the logic portion and the DRAM portion, when power supply control signals / φPWR1 and / φPWR2 are inactivated, the gate tunnel current reduction mechanism may be activated.

【0431】なお、この図80に示すシステムLSIの
構成においても、DRAM部の電源制御信号/φPWR
1および/φPWR2に応答する回路は、ゲートトンネ
ル電流低減機構であればよく、これまで述べた実施の形
態のいずれの構成が用いられてもよい。
In the structure of the system LSI shown in FIG. 80, the power supply control signal / φPWR of the DRAM portion
The circuit responding to 1 and / φPWR2 only needs to be a gate tunnel current reducing mechanism, and any of the configurations of the embodiments described above may be used.

【0432】図81は、この図80に示す電源制御信号
の発生部の構成を概略的に示す図である。図81におい
て、電源制御信号発生部は、ロジック部に設けられ、た
とえばシステムコントローラから与えられる命令OPC
をデコードし、スリープモードの設定および解除を検出
するスリープモード検出回路260と、スリープモード
検出回路260からのセルフリフレッシュエントリコマ
ンドSRFinおよびセルフリフレッシュモードイグジ
ットコマンドSRFoutを受け、セルフリフレッシュ
モード指示信号SRFを生成するモード検出回路262
を含む。このモード検出回路262は、メモリ電源電圧
Vcdを受け、好ましくは、ITRトランジスタを構成
要素として含む。このセルフリフレッシュ指示信号SR
Fは図79に示す回路へ与えられ、電源制御信号/φP
WR1および/φPWR2が生成される。
FIG. 81 is a diagram schematically showing a configuration of a power supply control signal generating portion shown in FIG. In FIG. 81, a power supply control signal generation unit is provided in a logic unit, for example, an instruction OPC given from a system controller.
And a self-refresh entry command SRFin and a self-refresh mode exit command SRFout from the sleep mode detection circuit 260 to generate a self-refresh mode instruction signal SRF. Mode detection circuit 262
including. Mode detection circuit 262 receives memory power supply voltage Vcd, and preferably includes an ITR transistor as a component. This self-refresh instructing signal SR
F is applied to the circuit shown in FIG.
WR1 and / φPWR2 are generated.

【0433】スリープモード検出回路260はロジック
部に設けられ、ロジック電源電圧Vclを動作電源電圧
として受ける。このロジック部においてはスリープモー
ドに入ると、スリープモードイグジットコマンドSRF
in発行後、所定時間が経過すると、ロジック電源電圧
Vclの供給が遮断される。スリープモード解除時にお
いては、ロジック電源電圧Vclが供給された後に、シ
ステムコントローラから命令OPCとして、スリープモ
ード解除命令が与えられる。したがって、スリープモー
ド時、ロジック部の電源電圧Vclの供給を遮断して
も、正確にスリープモード検出回路260が動作して、
セルフリフレッシュエントリコマンドSRFinおよび
セルフリフレッシュイグジットコマンドSRFoutを
生成してモード検出回路262へ与えることができる。
[0433] Sleep mode detection circuit 260 is provided in the logic portion and receives logic power supply voltage Vcl as an operation power supply voltage. In this logic unit, when the sleep mode is entered, the sleep mode exit command SRF
When a predetermined time elapses after issuance of “in”, the supply of the logic power supply voltage Vcl is cut off. When the sleep mode is released, after the logic power supply voltage Vcl is supplied, a sleep mode release command is given as a command OPC from the system controller. Therefore, in the sleep mode, even if the supply of the power supply voltage Vcl of the logic unit is cut off, the sleep mode detection circuit 260 operates correctly,
Self-refresh entry command SRFin and self-refresh exit command SRFout can be generated and provided to mode detection circuit 262.

【0434】なお、このスリープモード検出回路260
は、メモリ電源電圧Vcdを受けるように構成されても
よい。この場合には、スリープモード検出回路260
は、常時システムコントローラから与えられる命令OP
Cをモニタすることになる。
Note that this sleep mode detection circuit 260
May be configured to receive a memory power supply voltage Vcd. In this case, the sleep mode detection circuit 260
Is an instruction OP always given from the system controller.
C will be monitored.

【0435】なお、メモリ電源電圧Vcdは、また、リ
フレッシュアドレスカウンタ201およびリフレッシュ
タイマ202へ常時供給される。
The memory power supply voltage Vcd is always supplied to the refresh address counter 201 and the refresh timer 202.

【0436】[変更例4]図82は、この発明の実施の
形態13の変更例4の構成を概略的に示す図である。こ
の図82においても、半導体装置250は、システムL
SIであり、DRAM部とロジック部とが同一チップ上
に集積化される。このDRAM部においては、ロウアド
レス系回路およびワード線駆動回路/センス系回路(行
系回路)204それぞれに対し電源制御信号/φPWR
1に応答して選択的に活性化されるゲートトンネル電流
低減機構270および272が設けられる。また、その
他の周辺回路(列系回路)205に対しても、電源制御
信号/φPWR2に応答して選択的に活性化されるゲー
トトンネル電流低減機構274が設けられる。これらの
ゲートトンネル電流低減機構270、272および27
4は、電源供給停止の他に先の実施の形態において説明
したいずれの構成が用いられてもよい(ウェルバイアス
変更、階層電源構成、ソース電圧変更などの構成)。
[Modification 4] FIG. 82 schematically shows a structure of a modification 4 of the thirteenth embodiment of the invention. In FIG. 82 as well, semiconductor device 250 includes system L
This is an SI in which the DRAM unit and the logic unit are integrated on the same chip. In this DRAM unit, a power supply control signal / φPWR is supplied to each of a row address circuit and a word line drive circuit / sense circuit (row circuit) 204.
1. Gate tunnel current reduction mechanisms 270 and 272 selectively activated in response to 1 are provided. Further, a gate tunnel current reducing mechanism 274 selectively activated in response to power supply control signal / φPWR2 is also provided for other peripheral circuits (column-related circuits) 205. These gate tunnel current reduction mechanisms 270, 272 and 27
For the power supply 4, any of the configurations described in the above embodiments other than the stop of the power supply may be used (a configuration such as a well bias change, a hierarchical power supply configuration, and a source voltage change).

【0437】一方、ロジック部に対しては、ロジック電
源電圧Vclが供給される。このロジック部に対するロ
ジック電源電圧Vclは、スリープモード時供給が停止
される。DRAM部に対してはメモリ電源電圧Vcdが
常時供給される。これらの電源制御信号/φPWR1お
よび/φPWR2は、図81に示す制御信号発生部から
生成される。この図82に示す構成を利用しても、DR
AM部に常時メモリ電源電圧Vcdが供給される場合に
おいても、低消費電力が要求されるスリープモード時に
おけるDRAM部の消費電力およびロジック部の消費電
力をともに低減することができる。
On the other hand, a logic power supply voltage Vcl is supplied to the logic section. The supply of the logic power supply voltage Vcl to the logic unit is stopped in the sleep mode. The memory power supply voltage Vcd is constantly supplied to the DRAM unit. These power supply control signals / φPWR1 and / φPWR2 are generated from a control signal generator shown in FIG. Even if the configuration shown in FIG.
Even in the case where the memory power supply voltage Vcd is constantly supplied to the AM unit, it is possible to reduce both the power consumption of the DRAM unit and the power consumption of the logic unit in the sleep mode where low power consumption is required.

【0438】以上のように、この発明の実施の形態13
に従えば、リフレッシュ動作のみに関連する部分を、I
TRトランジスタで構成し、他の回路部は、低消費電流
が要求されるスタンバイ状態時においては、ゲートトン
ネル電流低減機構を活性化しているため、高速動作性を
損なうことなく低消費電力が要求されるスタンバイ状態
時における消費電流を低減することができる。
As described above, the thirteenth embodiment of the present invention is described.
According to the above, the part related only to the refresh operation is represented by I
In the standby state where low current consumption is required, the other circuit sections are activated by the gate tunnel current reduction mechanism. Therefore, low power consumption is required without impairing high-speed operation. Current consumption in the standby state can be reduced.

【0439】[実施の形態14]図83は、この発明の
実施の形態14に従う半導体装置の全体の構成を概略的
に示す図である。図83において、半導体装置300
は、複数の内部回路LK♯1−LK♯3と、この内部ノ
ードにそれぞれ対応して設けられる複数のスキャンレジ
スタ(フリップフロップ)F1−F7を含むスキャンパ
ス302と、これらの内部回路LK♯1−LK♯3およ
びスキャンパス302の電源の制御を行ないかつテスト
を制御するテスト/電源制御回路304を含む。
[Embodiment 14] FIG. 83 schematically shows a whole structure of a semiconductor device according to an embodiment 14 of the invention. In FIG. 83, a semiconductor device 300
Is a scan path 302 including a plurality of internal circuits LK # 1-LK # 3, a plurality of scan registers (flip-flops) F1-F7 provided corresponding to the internal nodes, respectively, and these internal circuits LK # 1 And a test / power control circuit 304 for controlling the power of the LK # 3 and the scan path 302 and controlling the test.

【0440】スキャンパス302は、スキャンデータ入
力端子309aとスキャンデータ出力端子309bの間
にスキャンレジスタF1−F7が直列に接続される。テ
スト動作時には、テスト/電源制御回路304の制御の
下に、このスキャンパス302を介してスキャンデータ
SCinが順次転送されてラッチされる。この後、内部
回路LK♯1−LK♯3を動作させ、再びこの内部回路
の動作結果をスキャンレジスタF1−F7にラッチす
る。この後スキャンパス302を介してこのスキャンレ
ジスタF1−F7にラッチされたデータを順次スキャン
データSCoutとしてスキャンデータ出力端子309
bから出力する。
In the scan path 302, scan registers F1-F7 are connected in series between a scan data input terminal 309a and a scan data output terminal 309b. During a test operation, scan data SCin is sequentially transferred and latched via scan path 302 under the control of test / power supply control circuit 304. Thereafter, internal circuits LK # 1-LK # 3 are operated, and the operation results of the internal circuits are latched again in scan registers F1-F7. Thereafter, the data latched in the scan registers F1 to F7 via the scan path 302 is sequentially used as scan data SCout as a scan data output terminal 309.
Output from b.

【0441】スキャンレジスタF1−F7は、通常動作
時においては、スルー回路として動作し、対応の内部ノ
ードの信号を、次段の内部回路に転送する。したがっ
て、通常動作時には、通常入力端子群306を介して信
号/データが入力されて、内部回路LK♯1−LK♯3
が所定の動作をそれぞれ実行する。このときには、スキ
ャンパス302は、各内部ノードの信号を、次段の内部
回路の対応のノードに転送する。したがって、内部回路
LK♯3からの処理結果が、通常信号出力端子群308
を介して出力される。
Scan registers F1-F7 operate as a through circuit during normal operation, and transfer the signal of the corresponding internal node to the next-stage internal circuit. Therefore, during normal operation, signals / data are input via normal input terminal group 306, and internal circuits LK # 1-LK # 3
Perform predetermined operations. At this time, scan path 302 transfers the signal of each internal node to the corresponding node of the next-stage internal circuit. Therefore, the processing result from internal circuit LK # 3 is output to normal signal output terminal group 308
Is output via

【0442】このようなスキャンパス302を半導体装
置300内に設けることにより、半導体装置のテストの
容易化を図る。すなわち、スキャンパス302を設ける
ことにより、スキャンレジスタF1−F7で囲まれた内
部回路LK♯1−LK♯3を個々独立に試験をすること
ができる。試験動作時には、この半導体装置300内の
内部回路LK♯1−LK♯3に対し、外部の端子群30
6から直接またはこのスキャンパス302を介してアク
セスすることができ、半導体装置300の内部ノードの
可制御性および可観測性を向上することができる。
By providing such a scan path 302 in the semiconductor device 300, the test of the semiconductor device is facilitated. That is, by providing scan path 302, internal circuits LK # 1-LK # 3 surrounded by scan registers F1-F7 can be individually tested. During the test operation, the internal terminals LK # 1-LK # 3 in the semiconductor device 300 are connected to the external terminal group
6 can be accessed directly or via this scan path 302, and the controllability and observability of the internal nodes of the semiconductor device 300 can be improved.

【0443】たとえば、内部回路LK♯2のテスト時に
おいては、この内部回路LK♯2の入力ノードに設けら
れたスキャンレジスタF1−F3に、スキャンデータ入
力端子309aを介してテストパターンをセットする。
内部回路LK♯2を動作させ、その動作結果を、内部回
路LK♯2の出力ノードに設けられたスキャンレジスタ
F7およびF6に取込む。次いでこのスキャンパス30
2を介してスキャンデータ出力端子309bを介してス
キャンアウトデータSCoutとして取出す。このスキ
ャンアウトデータSCoutを観測することにより、内
部回路LK♯2の動作状況を観測することができる。
For example, when testing internal circuit LK # 2, a test pattern is set via scan data input terminal 309a in scan registers F1-F3 provided at the input nodes of internal circuit LK # 2.
Internal circuit LK # 2 is operated, and the operation result is taken into scan registers F7 and F6 provided at the output node of internal circuit LK # 2. Then this scan path 30
2 via the scan data output terminal 309b as scan-out data SCout. By observing scan-out data SCout, the operation state of internal circuit LK # 2 can be observed.

【0444】このスキャンパス302における信号のシ
フトおよびラッチ動作は、テスト/電源制御回路304
により行なわれる。このテスト/電源制御回路304
は、また、これらの内部回路LK♯1−LK♯3および
スキャンパス302に対する電源の制御を行なう。内部
回路LK♯1−LK♯3には電源電圧VCLが与えら
れ、スキャンパス302のスキャンレジスタF1−F7
には、電源電圧VCSが供給される。スリープモード時
などのスタンバイ状態時においては、内部回路LK♯1
−LK♯3の電源電圧VCLの供給を停止する。スキャ
ンパス302のスキャンレジスタF1−F7には、この
電源供給停止前の内部回路LK♯1およびLK♯2の出
力ノードをラッチさせる。スキャンパス302のスキャ
ンレジスタF1−F7には、テスト動作および通常動作
の切換えを行なうための、転送ゲート(論理ゲート)が
設けられており、この論理ゲートを利用して、信号の転
送/ラッチを行なう。これにより、スリープモードなど
のスタンバイ状態時における半導体装置300の消費電
流を低減する。
The signal shift and latch operation in scan path 302 is performed by testing / power control circuit 304.
It is performed by This test / power control circuit 304
Controls the power supply to these internal circuits LK # 1-LK # 3 and scan path 302. Power supply voltage VCL is applied to internal circuits LK # 1-LK # 3, and scan registers F1-F7 of scan path 302 are provided.
Is supplied with a power supply voltage VCS. In a standby state such as a sleep mode, the internal circuit LK # 1
-The supply of the power supply voltage VCL of LK # 3 is stopped. The scan registers F1 to F7 of the scan path 302 latch output nodes of the internal circuits LK # 1 and LK # 2 before the power supply is stopped. The scan registers F1 to F7 of the scan path 302 are provided with transfer gates (logic gates) for switching between a test operation and a normal operation. Do. Thus, current consumption of the semiconductor device 300 in a standby state such as a sleep mode is reduced.

【0445】図84は、図83に示すテスト/電源制御
回路304の構成を概略的に示す図である。図84にお
いて、テスト/電源制御回路304は、動作モード指示
OPCに従ってスキャンパス302のシフト動作を制御
するシフトクロック信号SFTおよび動作モード指示信
号MODEとを生成するテスト制御回路312と、動作
モード指示OPCに応答して、スタンバイモードが指定
されたことを検出するモード検出回路313と、モード
検出回路313からのスタンバイ指示信号φSTに応答
して非導通状態となり、主電源線311と内部回路電源
線315とを分離する電源トランジスタ314を含む。
テスト制御回路312およびモード検出回路313へ
は、それぞれ電源ノード310aおよび310bを介し
て外部からの電源電圧VEXが与えられる。この主電源
線311は、スキャンパス電源線316に結合され、ス
キャンパス302へは、常にスキャンパス電源電圧VC
Sが外部電源電圧VEXに従って供給される。
FIG. 84 schematically shows a structure of test / power supply control circuit 304 shown in FIG. In FIG. 84, a test / power supply control circuit 304 generates a shift clock signal SFT for controlling the shift operation of scan path 302 and an operation mode instruction signal MODE in accordance with operation mode instruction OPC, and an operation mode instruction OPC , And a non-conductive state in response to the standby instruction signal φST from the mode detection circuit 313 to detect that the standby mode has been designated, and the main power supply line 311 and the internal circuit power supply line 315 And a power supply transistor 314 that separates the power supply.
Test control circuit 312 and mode detection circuit 313 are supplied with an external power supply voltage VEX via power supply nodes 310a and 310b, respectively. The main power supply line 311 is coupled to the scan path power supply line 316, and always supplies the scan path power supply voltage VC to the scan path 302.
S is supplied according to the external power supply voltage VEX.

【0446】このテスト制御回路312およびモード検
出回路313および電源トランジスタ314は、ゲート
トンネル障壁の大きなMISトランジスタで構成され
る。スキャンパスを利用するテスト時においては、その
スキャンパス302を介しての信号の転送には高速動作
性はさほど要求されないため、これらのテスト制御回路
312に対しては、ゲートトンネル障壁の大きなMIS
トランジスタを用いても、特に問題は生じない。
The test control circuit 312, mode detection circuit 313, and power supply transistor 314 are composed of MIS transistors having a large gate tunnel barrier. At the time of a test using a scan path, since high-speed operation is not so required for signal transfer via the scan path 302, these test control circuits 312 are provided with a MIS having a large gate tunnel barrier.
Even if a transistor is used, no particular problem occurs.

【0447】図85は、図83に示すスキャンパス30
2に含まれるスキャンレジスタF1−F7の構成を概略
的に示す図である。スキャンレジスタF1−F7は、同
一構成を有し、図85においては、1つのスキャンレジ
スタF♯を代表的に示す。
FIG. 85 shows the scan path 30 shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of scan registers F1 to F7 included in No. 2; Scan registers F1-F7 have the same configuration, and FIG. 85 representatively shows one scan register F #.

【0448】図85において、スキャンレジスタF♯
は、シフトモード指示信号SFMDに従ってシフトイン
信号SIおよび内部信号DIの一方を選択するマルチプ
レクサ(MUX)320と、シフトクロック信号SFT
に従ってマルチプレクサ320から与えられる信号を取
込みかつ転送するフリップフロップ(シフトレジスタ)
321と、このフリップフロップ321の出力信号を更
新指示信号UPDATEに従って取込むスルーラッチ3
22と、モード指示信号MODEに従って内部信号DI
およびスルーラッチ322の出力信号の一方を選択して
出力するマルチプレクサ(MUX)323を含む。
In FIG. 85, scan register F #
Includes a multiplexer (MUX) 320 for selecting one of shift-in signal SI and internal signal DI according to shift mode instruction signal SFMD, and shift clock signal SFT.
(Shift register) that takes in and transfers the signal applied from multiplexer 320 according to
321 and a through latch 3 for taking in the output signal of flip-flop 321 in accordance with update instruction signal UPDATE.
22 and the internal signal DI according to the mode instruction signal MODE.
And a multiplexer (MUX) 323 for selecting and outputting one of the output signals of the through latch 322.

【0449】シフトモード指示信号SFMD、モード指
示信号MODE、シフトクロック信号SFTおよび更新
指示信号UPDATEは、図84に示すテスト制御回路
312から発生される。
A shift control instruction signal SFMD, a mode control signal MODE, a shift clock signal SFT, and an update control signal UPDATE are generated from a test control circuit 312 shown in FIG.

【0450】シフトモード指示信号SFMDは、スキャ
ンテストモード時において、内部からの信号DIおよび
スキャンパスにおける前段のスキャンレジスタからシフ
トアウトされた信号(スキャンイン信号)SIのいずれ
を選択するかを示す。フリップフロップ321は、スキ
ャンパス302においてシフトレジスタを構成し、シフ
トクロック信号SFTに従ってマルチプレクサ320か
ら与えられた信号をシフトする。このフリップフロップ
321から、スキャンパス302における次段のスキャ
ンレジスタに対するシフトアウト信号SOが生成され
る。
The shift mode instruction signal SFMD indicates which of the internal signal DI and the signal (scan-in signal) SI shifted out from the preceding scan register in the scan path in the scan test mode. Flip-flop 321 forms a shift register in scan path 302, and shifts a signal provided from multiplexer 320 according to shift clock signal SFT. From this flip-flop 321, a shift-out signal SO for the next-stage scan register in the scan path 302 is generated.

【0451】スルーラッチ322は、更新指示信号UP
DATEが活性状態となると、フリップフロップ321
の出力信号を通過させるスルー状態となる。更新指示信
号UPDATEが非活性状態の場合には、スルーラッチ
322は、ラッチ状態となり、フリップフロップ321
の出力信号の通過は禁止させず、単にフリップフロップ
321の出力信号SOをラッチする。
The through latch 322 outputs the update instruction signal UP
When DATE is activated, flip-flop 321 is activated.
In a through state in which the output signal passes. When the update instruction signal UPDATE is inactive, the through latch 322 enters the latch state, and the flip-flop 321
Is not inhibited, and the output signal SO of the flip-flop 321 is simply latched.

【0452】マルチプレクサ323は、モード指示信号
MODEが通常動作モードを指定するときには、内部信
号DIを選択し、テスト動作モード時においては、スル
ーラッチ322からの信号を選択する。
The multiplexer 323 selects the internal signal DI when the mode instruction signal MODE specifies the normal operation mode, and selects the signal from the through latch 322 in the test operation mode.

【0453】このスキャンレジスタF♯を利用して、ス
タンバイ状態移行時において、マルチプレクサ320お
よびフリップフロップ321を動作させ、内部信号DI
をフリップフロップ321にラッチする。このスタンバ
イ状態時において内部回路LK♯1−LK♯3に対する
電源供給を停止してもこのスタンバイ状態時において
は、フリップフロップ321に、この半導体装置300
の内部ノードの信号が保持されている。
Using the scan register F #, at the time of transition to the standby state, the multiplexer 320 and the flip-flop 321 are operated and the internal signal DI
Is latched in the flip-flop 321. Even if the power supply to the internal circuits LK # 1-LK # 3 is stopped in the standby state, the flip-flop 321 keeps the semiconductor device 300 in the standby state.
Of the internal node is held.

【0454】スタンバイ状態完了後、フリップフロップ
321に保持された信号を、スルーラッチ322をスル
ー状態に設定しかつマルチプレクサ323にスルーラッ
チ322の信号を選択させることにより内部回路へ与え
る。これにより、内部回路LK♯1−LK♯3を元の状
態に高速で復帰させることができる。なお、図83に示
すスキャンパスの構成においては、内部回路LK♯1の
入力ノードには、フリップフロップは設けられていな
い。しかしながら、内部回路LK♯1の入力ノードは、
通常信号入力端子群306に結合されており、即座に、
スタンバイ状態完了後、通常入力端子群306を、元の
状態に復帰させることにより(これは外部装置により行
なわれる)、内部回路LK♯1の状態を、元の状態に復
帰させることができる。
After the standby state is completed, the signal held in flip-flop 321 is supplied to the internal circuit by setting through latch 322 to the through state and causing multiplexer 323 to select the signal of through latch 322. Thereby, internal circuits LK # 1-LK # 3 can be returned to the original state at a high speed. In the configuration of the scan path shown in FIG. 83, no flip-flop is provided at the input node of internal circuit LK # 1. However, the input node of internal circuit LK # 1 is
Normally coupled to the signal input terminal group 306,
After the standby state is completed, the state of internal circuit LK # 1 can be returned to the original state by returning normal input terminal group 306 to the original state (this is performed by an external device).

【0455】次に、図83から図85に示す回路の動作
を、図86に示すタイミングチャート図を参照して説明
する。
The operation of the circuits shown in FIGS. 83 to 85 will now be described with reference to the timing chart shown in FIG.

【0456】動作モード指示OPCがスタンバイ状態を
指定すると、テスト制御回路312は、まずシフトクロ
ック信号SFTを活性化する。シフトモード指示信号S
FMDは、通常動作モード時には、たとえばLレベルに
設定されており、マルチプレクサ(MUX)320は、
前段の内部回路から与えられる内部信号DIを選択して
いる。したがって、フリップフロップ321が、このシ
フトクロック信号SFTに従ってマルチプレクサ320
を介して与えられた内部信号を取込む。このシフトクロ
ック信号SFTが非活性化され、フリップフロップ32
1において内部信号DIがラッチされると、モード検出
回路313が、スタンバイ指示信号φSTをHレベルに
駆動し、電源トランジスタ314をオフ状態に設定す
る。これにより、スタンバイエントリモードが完了し、
内部回路LK♯1−LK♯3の電源供給が停止され、こ
れらの内部回路LK♯1−LK♯3でのゲートトンネル
電流によるリーク電流を低減する。
When operation mode instruction OPC specifies the standby state, test control circuit 312 first activates shift clock signal SFT. Shift mode instruction signal S
FMD is set to, for example, L level in the normal operation mode, and multiplexer (MUX) 320
The internal signal DI provided from the preceding internal circuit is selected. Therefore, the flip-flop 321 controls the multiplexer 320 according to the shift clock signal SFT.
Captures the internal signal given via The shift clock signal SFT is inactivated, and the flip-flop 32
When the internal signal DI is latched at 1, the mode detection circuit 313 drives the standby instruction signal φST to the H level and sets the power transistor 314 to the off state. This completes the standby entry mode,
Power supply to internal circuits LK # 1-LK # 3 is stopped, and leakage current due to gate tunnel current in internal circuits LK # 1-LK # 3 is reduced.

【0457】スタンバイ状態が完了すると、通常動作モ
ード(ノーマルモード)が始まるとき、動作モード指示
OPCがたとえばLレベルに立下がる。この動作モード
指示のスタンバイ完了指示(立下がり)に応答して、モ
ード検出回路313からのスタンバイ指示信号φSTが
Lレベルとなり、内部回路電源線315が、主電源線3
11に結合され、内部回路LK♯1−LK♯3に電源電
圧VCLが供給される。次いで、テスト制御回路312
が、この動作モード指示OPCのスタンバイ完了指示
(立下がり)に応答して、内部回路LK♯1−LK♯3
への電源電圧供給完了後、モード指示信号MODEをた
とえばHレベルに設定し、マルチプレクサ323に、ス
ルーラッチ322の出力信号を選択させる。このとき、
また、テスト制御回路312からの更新指示信号UPD
ATEがHレベルとなり、スルーラッチ322がスルー
状態となり、フリップフロップ321にラッチされてい
た内部信号がマルチプレクサ323へ与えられる。した
がって、次段の内部回路へは、このスタンバイ移行時に
与えられていた信号が再び与えられる。これにより、ス
タンバイイグジットモードが完了し、この半導体装置が
次の通常動作モード時の所定の動作を実行する状態に復
帰する。
When the standby state is completed, when the normal operation mode (normal mode) starts, operation mode instruction OPC falls to, for example, L level. In response to the standby completion instruction (fall) of the operation mode instruction, standby instruction signal φST from mode detection circuit 313 attains an L level, and internal circuit power supply line 315 changes to main power supply line 3.
11, and power supply voltage VCL is supplied to internal circuits LK # 1-LK # 3. Next, the test control circuit 312
Responds to the standby completion instruction (fall) of operation mode instruction OPC, internal circuits LK # 1-LK # 3
After the supply of the power supply voltage to is completed, the mode instruction signal MODE is set to, for example, H level, and the multiplexer 323 selects the output signal of the through latch 322. At this time,
Also, the update instruction signal UPD from the test control circuit 312
ATE becomes H level, the through latch 322 enters the through state, and the internal signal latched by the flip-flop 321 is supplied to the multiplexer 323. Therefore, the signal provided at the time of transition to standby is supplied again to the internal circuit of the next stage. As a result, the standby exit mode is completed, and the semiconductor device returns to a state of executing a predetermined operation in the next normal operation mode.

【0458】なお、図84においては、テスト制御回路
312とモード検出回路313の間の信号の応答関係を
示していない。これは、個々に、遅延時間を考慮して、
これらの制御信号が発生されてもよく、また、各制御信
号の応答関係により、所定の動作シーケンスで制御信号
が発生するように構成されてもよい。なお、スルーラッ
チ322は、後に説明するJTAG(ジョイント・テス
ト・アクション・グループ)において標準化されたバウ
ンダリスキャンでのモードを考慮しており、このスルー
ラッチ322は特に設けられなくてもよい。
FIG. 84 does not show the signal response between test control circuit 312 and mode detection circuit 313. This, individually, considers the delay time,
These control signals may be generated, and the control signals may be generated in a predetermined operation sequence according to the response relation of each control signal. The through latch 322 takes into account a mode in a boundary scan standardized by a JTAG (joint test action group) described later, and the through latch 322 may not be particularly provided.

【0459】図87は、図84に示すテスト制御回路3
12およびモード検出回路313の構成の一例を示す図
である。この図87においては、テスト制御回路312
およびモード検出回路313の動作が互いに応答関係を
有している場合を示す。これらは、個々に遅延時間を調
整して、図86に示す動作シーケンスが実行されるよう
に構成されてもよい。
FIG. 87 shows the test control circuit 3 shown in FIG.
12 is a diagram illustrating an example of a configuration of a mode detection circuit 12 and a mode detection circuit 313. FIG. In FIG. 87, test control circuit 312
And a case where the operations of the mode detection circuit 313 have a responsive relationship with each other. These may be configured so that the operation sequence shown in FIG. 86 is executed by individually adjusting the delay time.

【0460】図87において、テスト制御回路312
は、テストモードコマンドTMをデコードし、指定され
た動作モードを示す信号を発生するテストデコーダ31
2aと、このテストデコーダ312aからのテスト動作
モード指示信号に従って指定された動作に必要な制御信
号を発生するテスト制御信号発生回路312bを含む。
図87においては、本実施の形態14において必要なシ
フトクロック信号SHIFT、モード指示信号MODE
T、および更新指示信号UPDATETを代表的に示
す。
In FIG. 87, test control circuit 312
Is a test decoder 31 that decodes the test mode command TM and generates a signal indicating the designated operation mode.
2a, and a test control signal generating circuit 312b for generating a control signal required for the designated operation in accordance with a test operation mode instruction signal from test decoder 312a.
In FIG. 87, shift clock signal SHIFT and mode instruction signal MODE required in the fourteenth embodiment
T and an update instruction signal UPDATAT are representatively shown.

【0461】テスト制御回路312は、さらに、動作モ
ード指示OPCのスタンバイ状態指示(立上がり)に応
答してワンショットのパルス信号を発生するワンショッ
トパルス発生回路312cと、モード検出回路313か
らのスタンバイモード指示信号φSTの立下がりに応答
してワンショットのパルス信号をそれぞれ発生するワン
ショットパルス発生回路312eおよび312fと、ワ
ンショットパルス発生回路312cからのパルス信号と
テスト制御信号発生回路312bからのシフトクロック
信号SHIFTを受けてシフトクロック信号SFTを生
成するOR回路312dと、ワンショットパルス発生回
路312eからのパルス信号とテスト制御信号発生回路
312bからのモード指示信号MODETとを受けてモ
ード指示信号MODEを生成するOR回路312gと、
ワンショットパルス発生回路312fからのパルス信号
とテスト制御信号発生回路312bからの更新指示信号
UPDATETを受けて更新指示信号UPDATEを生
成するOR回路312hを含む。
Test control circuit 312 further includes a one-shot pulse generation circuit 312c for generating a one-shot pulse signal in response to a standby state instruction (rising) of operation mode instruction OPC, and a standby mode from mode detection circuit 313. One-shot pulse generation circuits 312e and 312f respectively generating one-shot pulse signals in response to the fall of instruction signal φST, pulse signals from one-shot pulse generation circuit 312c, and shift clocks from test control signal generation circuit 312b An OR circuit 312d for generating shift clock signal SFT in response to signal SHIFT, and a mode instruction signal MO in response to a pulse signal from one-shot pulse generation circuit 312e and a mode instruction signal MODET from test control signal generation circuit 312b. An OR circuit 312g for generating E,
An OR circuit 312h that receives a pulse signal from one-shot pulse generation circuit 312f and an update instruction signal UPDATAT from test control signal generation circuit 312b to generate update instruction signal UPDATE is included.

【0462】モード検出回路313は、動作モード指示
コマンドOPCのスタンバイ完了指示(立下がり)に応
答してリセットされかつOR回路312dからのパルス
信号の立下がりに応答してリセットされて、スタンバイ
モード指示信号φSTを発生するセット/リセットフリ
ップフロップ313aを含む。このモード検出回路31
3は、シフトクロック信号SFTによりフリップフロッ
プ321に信号がラッチされた後、電源トランジスタ3
14をオフ状態に設定する。
The mode detection circuit 313 is reset in response to the standby completion instruction (fall) of the operation mode instruction command OPC and reset in response to the fall of the pulse signal from the OR circuit 312d, and outputs the standby mode instruction. Includes set / reset flip-flop 313a for generating signal φST. This mode detection circuit 31
3 is a power transistor 3 after the signal is latched in the flip-flop 321 by the shift clock signal SFT.
14 is turned off.

【0463】スキャンテスト時においては、テストデコ
ーダ312aがテストモードコマンドTMに従ってテス
ト動作モード指示信号を生成し、このテスト動作モード
指示信号に従って、各信号SFT、MODEおよびUP
DATEが生成される。一方、通常動作モード時におけ
るスタンバイ状態時においては、ワンショットパルス発
生回路312c、312dおよび312fからのパルス
信号に従ってこれらのシフトクロック信号SFT、モー
ド指示信号MODEおよび更新指示信号UPDATEが
生成される。したがって、このテスト用の制御回路の構
成を何ら変更することなく、容易に、このスキャンパス
に含めるスキャンレジスタを、データ退避用のレジスタ
回路として利用することができる。
At the time of the scan test, test decoder 312a generates a test operation mode instruction signal in accordance with test mode command TM, and in accordance with the test operation mode instruction signal, each signal SFT, MODE and UP.
DATE is generated. On the other hand, in the standby state in the normal operation mode, shift clock signal SFT, mode instruction signal MODE and update instruction signal UPDATE are generated according to pulse signals from one-shot pulse generation circuits 312c, 312d and 312f. Therefore, the scan register included in the scan path can be easily used as a register circuit for data saving without changing the configuration of the test control circuit.

【0464】なお、この図87に示す構成において、ワ
ンショットパルス発生回路312fに、スタンバイモー
ド指示信号φSTに代えて、破線で示すように動作モー
ド指示コマンドOPCが与えられてもよい。スキャンレ
ジスタ回路において、更新指示信号UPDATEに従っ
て、内部回路に対する電源電圧VCLが安定状態に復帰
する前にそのスルー動作およびラッチ動作を実行して
も、このスキャンレジスタには電源電圧が与えられてお
り、何ら問題は生じない。モード指示信号MODEが、
内部回路に対する電源供給が安定化された後にスルーラ
ッチ322の出力信号を選択する状態に設定される。こ
のモード指示信号MODEが所定期間スルーラッチ32
2の出力信号を選択した後、内部回路は、それぞれ回路
動作を行ない(ロジック回路の場合)、内部状態が、元
のスタンバイ状態移行前の状態に復帰する。この状態に
おいて、マルチプレクサ323は、再び前段の内部回路
の対応の内部ノードの出力信号を選択する。この場合、
内部回路がクロック信号に同期して動作しており、その
入出力ノードに転送ゲートが設けられている場合、この
内部回路のクロック同期用の転送ゲートが、スルー状態
となるように、クロック信号の論理レベルを、このスタ
ンバイイグジットモード時に設定しておけばよい。
In the structure shown in FIG. 87, one-shot pulse generating circuit 312f may be supplied with an operation mode instruction command OPC as shown by a broken line instead of standby mode instruction signal φST. In the scan register circuit, even if the through operation and the latch operation are performed before the power supply voltage VCL for the internal circuit returns to the stable state in accordance with the update instruction signal UPDATE, the power supply voltage is applied to the scan register. No problem arises. When the mode instruction signal MODE is
After the power supply to the internal circuit is stabilized, the output signal of the through latch 322 is set to a state of selecting. This mode instruction signal MODE is supplied to the through latch 32 for a predetermined period.
After selecting the output signal of No. 2, the internal circuits respectively perform circuit operations (in the case of a logic circuit), and the internal state returns to the state before the transition to the original standby state. In this state, multiplexer 323 again selects the output signal of the corresponding internal node of the preceding internal circuit. in this case,
If the internal circuit operates in synchronization with the clock signal and a transfer gate is provided at the input / output node, the clock signal transfer gate of the internal circuit is set to a through state so that the clock signal is The logic level may be set in this standby exit mode.

【0465】[変更例1]図88は、この発明の実施の
形態14の変更例1の構成を概略的に示す図である。図
88においては、半導体装置300の内部回路LK♯1
−LK♯3に対応してゲートトンネル電流低減機構33
2が設けられる。このゲートトンネル電流低減機構33
2は、内部回路LK♯1−LK♯3に含まれるMISト
ランジスタのソース電圧の変更および/またはウェルバ
イアスを深くする、および電源電圧供給停止のいずれか
の構成を備える。このゲートトンネル電流低減機構33
2に対し、テスト/電流制御機構330が設けられる。
テスト/電流制御機構330は、動作モード指示OPC
に従って、スタンバイ状態時においてはゲートトンネル
電流低減機構332を活性化し、内部回路LK♯1−L
K♯3におけるゲートトンネル電流を低減する。テスト
時および通常動作モード時においては、内部回路LK♯
1−LK♯3が動作するときには、このゲートトンネル
電流低減機構332は非活性化される。他の構成は、図
83に示す構成と同じであり、テスト時にはスキャンパ
ス302を介してテスト信号のスキャンが行なわれる。
[Modification 1] FIG. 88 schematically shows a structure of a modification 1 of the fourteenth embodiment of the invention. In FIG. 88, internal circuit LK # 1 of semiconductor device 300
−LK # 3, corresponding to the gate tunnel current reducing mechanism 33
2 are provided. This gate tunnel current reducing mechanism 33
Reference numeral 2 has a configuration for changing the source voltage of the MIS transistor included in the internal circuits LK # 1 to LK # 3 and / or increasing the well bias and stopping the supply of the power supply voltage. This gate tunnel current reducing mechanism 33
2, a test / current control mechanism 330 is provided.
The test / current control mechanism 330 has an operation mode instruction OPC
In the standby state, gate tunnel current reduction mechanism 332 is activated, and internal circuit LK # 1-L
The gate tunnel current at K♯3 is reduced. During the test and the normal operation mode, the internal circuit LK #
When 1-LK # 3 operates, gate tunnel current reducing mechanism 332 is inactivated. The other configuration is the same as that shown in FIG. 83, and a test signal is scanned via scan path 302 during a test.

【0466】なお、内部回路LK♯1−LK♯3のゲー
トトンネル電流をスタンバイ時低減するために、内部回
路LK♯1−LK♯3とスキャンパス302とに別々の
電源電圧を外部から供給し、この内部回路LK♯1−L
K♯3へは外部からの電源電圧VCLの供給を停止する
ように構成されてもよい。
In order to reduce the gate tunnel current of internal circuits LK # 1-LK # 3 during standby, separate power supply voltages are supplied to internal circuits LK # 1-LK # 3 and scan path 302 from outside. , Internal circuit LK # 1-L
K # 3 may be configured to stop supplying external power supply voltage VCL.

【0467】[変更例2]図89は、この発明の実施の
形態14の変更例2の構成を示す図である。図89にお
いては、内部回路LK♯とスキャンパス302に含まれ
るスキャンレジスタF♯とを代表的に示す。内部回路L
K♯において、論理回路LGが、CMOSインバータを
含む。このCMOSインバータは、低しきい値電圧(L
−Vth)のMISトランジスタPQRaおよびNQR
aで構成される。
[Modification 2] FIG. 89 shows a structure of a modification 2 of the fourteenth embodiment of the invention. FIG. 89 representatively shows internal circuit LK # and scan register F # included in scan path 302. Internal circuit L
At K #, logic circuit LG includes a CMOS inverter. This CMOS inverter has a low threshold voltage (L
-Vth) MIS transistors PQRa and NQR
a.

【0468】一方、スキャンレジスタF♯の単位回路U
Gが、CMOSインバータを含む。この単位回路UG
は、図85に示すスキャンレジスタのフリップフロップ
312およびスルーラッチ322の構成要素である。マ
ルチプレクサ320および323が、たとえばトライス
テートインバータバッファで構成される場合、同様、こ
の単位回路UGが、マルチプレクサ320および323
に用いられてもよい。この単位回路UGにおけるCMO
Sインバータは、高しきい値電圧(H−Vth)のMI
SトランジスタPQRbおよびNQRbを含む。スキャ
ンレジスタF♯の構成要素のMISトランジスタに、し
きい値電圧の高いMISトランジスタを用いることによ
り、スタンバイ状態時におけるオフリーク電流Ioff
を低減することができ、スタンバイ状態時の半導体装置
300の消費電流をさらに低減することができる。
On the other hand, unit circuit U of scan register F #
G includes a CMOS inverter. This unit circuit UG
Are the components of the flip-flop 312 and the through latch 322 of the scan register shown in FIG. When multiplexers 320 and 323 are formed of, for example, tri-state inverter buffers, similarly, unit circuit UG includes multiplexers 320 and 323
May be used. CMO in this unit circuit UG
The S inverter has a high threshold voltage (H-Vth) MI
Includes S transistors PQRb and NQRb. By using an MIS transistor having a high threshold voltage as a MIS transistor as a component of scan register F #, off-leak current Ioff in the standby state can be obtained.
, And the current consumption of the semiconductor device 300 in the standby state can be further reduced.

【0469】[変更例3]図90は、この発明の実施の
形態14の変更例3の構成を示す図である。図90にお
いては、内部回路LK♯においては、その論理回路LG
の構成要素のMISトランジスタPQRaおよびNQR
aは、しきい値電圧の絶対値が小さくかつゲート絶縁膜
の薄いL−Vth薄膜トランジスタである。一方、スキ
ャンレジスタF♯において単位回路UGの構成要素のM
ISトランジスタPQRcおよびNQRcは、高いゲー
トトンネル障壁を有するITRトランジスタである。し
たがって、スタンバイ状態時において、スキャンパス3
02におけるスキャンレジスタF♯においては、内部信
号を保持しつつ、ゲートトンネル電流が抑制され、スタ
ンバイ状態時の半導体装置300の消費電流を低減する
ことができる。
[Modification 3] FIG. 90 shows a structure of a modification 3 of the fourteenth embodiment of the invention. In FIG. 90, in the internal circuit LK #, the logic circuit LG
MIS transistors PQRa and NQR
a is an L-Vth thin film transistor having a small absolute value of the threshold voltage and a thin gate insulating film. On the other hand, in scan register F #, M
IS transistors PQRc and NQRc are ITR transistors having a high gate tunnel barrier. Therefore, in the standby state, scan path 3
In scan register F # 02, the gate tunnel current is suppressed while holding the internal signal, and the current consumption of semiconductor device 300 in the standby state can be reduced.

【0470】なお、この図90に示す構成において、I
TRトランジスタPQRcおよびNQRcにおいては、
スタンバイ状態時ウェルバイアスが深くされてもよい。
In the structure shown in FIG. 90, I
In the TR transistors PQRc and NQRc,
In the standby state, the well bias may be deepened.

【0471】[変更例4]図91は、この発明の実施の
形態14の変更例4の構成を概略的に示す図である。こ
の図91において、半導体装置340は、外部入出力端
子それぞれに対応して設けられるバウンダリスキャンレ
ジスタBSRと、このバウンダリスキャンレジスタBS
Rの信号/データの転送を制御するテストコントローラ
350と、バウンダリスキャンレジスタBSRを介して
外部入出力端子に結合される内部回路360を含む。こ
の内部回路360は、その内部ノードはそれぞれ観測可
能なようにスキャンパスを含んでもよい。
[Modification 4] FIG. 91 schematically shows a structure of a modification 4 of the fourteenth embodiment of the invention. In FIG. 91, a semiconductor device 340 includes a boundary scan register BSR provided corresponding to each of the external input / output terminals, and a boundary scan register BS
It includes a test controller 350 for controlling the transfer of R signal / data, and an internal circuit 360 coupled to an external input / output terminal via a boundary scan register BSR. This internal circuit 360 may include a scan path so that each of its internal nodes can be observed.

【0472】テストコントローラ350は、外部からの
入力テストデータ、テストモードセレクトコマンドTM
S、テストクロック信号TCKおよびテストリセット信
号TRSTを受けて、バウンダリスキャンレジスタBS
R、テスト入力データTDIを順次シフト動作により設
定する。このテストコントローラ350は、また、バウ
ンダリスキャンレジスタBSRにより構成されるスキャ
ンパスSCPを介してデータをこれらのバウンダリスキ
ャンレジスタにラッチさせた後、シフト動作により出力
テストデータTDOを出力する。このテストコントロー
ラ350は、また、内部回路360のスタンバイ状態時
における電源電流を低減するように内部回路360に設
けられたゲートトンネル電流低減機構を制御し、また、
内部回路360の内部ノードを、対応のバウンダリスキ
ャンレジスタBSRに格納する。
[0472] The test controller 350 receives the test data select command TM
S, test clock signal TCK and test reset signal TRST, and receives boundary scan register BS
R and test input data TDI are sequentially set by a shift operation. The test controller 350 latches data in these boundary scan registers via the scan path SCP constituted by the boundary scan registers BSR, and then outputs output test data TDO by a shift operation. The test controller 350 also controls a gate tunnel current reduction mechanism provided in the internal circuit 360 so as to reduce the power supply current when the internal circuit 360 is in a standby state.
The internal node of internal circuit 360 is stored in corresponding boundary scan register BSR.

【0473】図92は、図91に示すテストコントロー
ラ350の構成を概略的に示す図である。図92におい
て、内部回路360は、所定の論理処理を行なう内部論
理回路360aと、この内部論理回路360aに結合さ
れるゲートトンネル電流低減機構360bを含む。この
内部論理回路360aは、MISトランジスタで構成さ
れており、ゲートトンネル電流低減機構360bは、こ
の内部論理回路360aのスタンバイ状態時におけるゲ
ートトンネル電流を低減する。また、内部論理回路36
0aは、バウンダリスキャンレジスタBSRを含むスキ
ャンパスSCPと一方方向に信号/データの授受を行な
う。スキャンパスSCPは、内部回路の内部ノードを観
測可能とするためのスキャンパスを含んでもよい。
FIG. 92 schematically shows a structure of test controller 350 shown in FIG. In FIG. 92, internal circuit 360 includes an internal logic circuit 360a for performing a predetermined logic process, and a gate tunnel current reducing mechanism 360b coupled to internal logic circuit 360a. The internal logic circuit 360a is formed of a MIS transistor, and the gate tunnel current reduction mechanism 360b reduces the gate tunnel current when the internal logic circuit 360a is in a standby state. Also, the internal logic circuit 36
0a transmits / receives signals / data in one direction to / from the scan path SCP including the boundary scan register BSR. The scan path SCP may include a scan path for observing an internal node of the internal circuit.

【0474】テストコントローラ350は、テストモー
ド時に印加されるテストクロック信号TCKとテストモ
ードを選択しかつ指定するテストモードセレクト信号T
MSとテストモードをリセットするためのテストリセッ
ト信号TRSTとを受けて、バウンダリスキャンテスト
のための内部クロック信号とを生成するTAP(テスト
アクセスポート)コントローラ350aと、テストデー
タ入力端子を介してシリアルに1ビット単位で印加され
るテストデータTDIを受ける命令レジスタ350b
と、命令レジスタ350bに格納された命令をデコード
して、テストに必要な制御信号を生成する命令デコーダ
350cと、命令デコーダ350cからのデコード信号
に従って、テストに必要な制御信号を生成する制御回路
350dを含む。この制御回路350dは、スキャンパ
スSCPにおけるバウンダリスキャンレジスタの信号/
データの転送/ラッチを制御し、かつスタンバイ状態時
におけるゲートトンネル電流低減機構360bの活性化
を実行する。
The test controller 350 applies the test clock signal TCK applied in the test mode and the test mode select signal T for selecting and specifying the test mode.
A TAP (test access port) controller 350a for receiving an MS and a test reset signal TRST for resetting a test mode and generating an internal clock signal for a boundary scan test, and serially via a test data input terminal Instruction register 350b receiving test data TDI applied in units of 1 bit
And an instruction decoder 350c for decoding an instruction stored in the instruction register 350b to generate a control signal required for the test, and a control circuit 350d for generating a control signal required for the test in accordance with the decoded signal from the instruction decoder 350c. including. The control circuit 350d receives the signal / of the boundary scan register in the scan path SCP.
It controls data transfer / latch and activates gate tunnel current reduction mechanism 360b in the standby state.

【0475】この図92に示すテストコントローラは、
JTAGテスト対応のコントローラであり、通常、テス
トデータTDIをバイパスするためのバイパスレジスタ
と、ユーザがその用途を規定するユーザ定義レジスタ群
とを含んでいるが、これらは図92には示していない。
The test controller shown in FIG.
The controller is compatible with the JTAG test and usually includes a bypass register for bypassing the test data TDI and a user-defined register group for defining the use by the user, but these are not shown in FIG.

【0476】このテストコントローラ350は、さら
に、命令デコーダ350cの出力信号に従って、スキャ
ンパスSCPの出力信号/データおよび図示しないバイ
パスレジスタの出力信号の一方を選択するマルチプレク
サ(MUX)350eと、TAPコントローラ350a
の出力信号に従ってマルチプレクサ350eおよび命令
レジスタ41の出力信号/データの一方を選択するマル
チプレクサ(MUX)350fと、マルチプレクサ35
0fの出力信号/データをバッファ処理してテストデー
タ端子に出力するドライバ/バッファ350gを含む。
通常動作モード時において、このテストデータ出力端子
TDOは、ハイインピーダンス状態に設定される。
The test controller 350 further includes a multiplexer (MUX) 350e for selecting one of an output signal / data of the scan path SCP and an output signal of a bypass register (not shown) according to an output signal of the instruction decoder 350c, and a TAP controller 350a.
A multiplexer (MUX) 350f for selecting one of the output signal / data of the instruction register 41 and the multiplexer 350e according to the output signal of the
A driver / buffer 350g for buffering the output signal / data of 0f and outputting it to the test data terminal is included.
In the normal operation mode, test data output terminal TDO is set to a high impedance state.

【0477】この図92に示すテストコントローラは、
IEEE規格において標準化されているが、本実施の形
態14においては、この命令デコーダ350cおよび/
または制御回路350に、さらに動作モード指示OPC
を与え、この半導体装置のスタンバイ状態時におけるス
キャンパスSCPにおけるデータのラッチおよびゲート
トンネル電流低減機構360bの活性化を制御するため
の信号を生成する機能を含ませる。この制御回路350
dの構成としては、図87に示す構成を利用することが
できる。命令デコーダ350cが、このスタンバイ状態
移行時に、スキャンパスSCPに、対応の内部ノードの
信号/データをラッチさせ、スタンバイ状態完了時、こ
のラッチした信号を対応の次段の内部ノードに出力させ
る。IEEE規格においては、命令「Capture-DR」によ
り、バウンダリスキャンレジスタにデータ/信号を取込
ませることができ、また「Update-DR」により、バウン
ダリスキャンレジスタに格納された信号/データを次段
の内部ノードへ印加することができる。動作モード指示
OPCに従って、これらの命令が与えられたのと同じ状
態を命令でコーダ内に生成する。この命令デコーダ35
0cからのデコード結果を示すに従って制御回路350
dが、データの転送/ラッチ/更新に必要な制御信号を
生成する。この命令デコーダ350cおよび/または制
御回路350dへ、また、動作モード指示OPCを与
え、スタンバイ状態時ゲートトンネル電流低減機構36
0bを活性状態とし、内部論理回路360aのゲートト
ンネル電流を低減する。スキャンパスSCPの動作は、
先の図83において説明したものと同じである。このス
キャンパスSCPは、外部入出力端子に対応して設けら
れるバウンダリスキャンレジスタのみならず、内部回路
内の内部ノードを外部で観測可能とするためのスキャン
パスレジスタを含んでもよい。
The test controller shown in FIG.
Although standardized in the IEEE standard, in the fourteenth embodiment, the instruction decoder 350c and / or
Alternatively, the control circuit 350 is further provided with an operation mode instruction OPC
And a function of generating a signal for controlling the latch of data in scan path SCP and activation of gate tunnel current reduction mechanism 360b in the standby state of the semiconductor device. This control circuit 350
As the configuration of d, the configuration shown in FIG. 87 can be used. The instruction decoder 350c causes the scan path SCP to latch the signal / data of the corresponding internal node during the transition to the standby state, and outputs the latched signal to the corresponding internal node at the next stage when the standby state is completed. According to the IEEE standard, the data / signal can be taken into the boundary scan register by the instruction “Capture-DR”, and the signal / data stored in the boundary scan register can be transferred to the next stage by “Update-DR”. It can be applied to internal nodes. According to the operation mode instruction OPC, the same states as those given by the instructions are generated in the coder by the instructions. This instruction decoder 35
Control circuit 350 according to the result of decoding from
d generates control signals necessary for data transfer / latch / update. Operation mode instruction OPC is applied to instruction decoder 350c and / or control circuit 350d, and gate tunnel current reduction mechanism 36 at the time of standby state is provided.
0b is activated to reduce the gate tunnel current of the internal logic circuit 360a. The operation of the scan path SCP is
This is the same as that described in FIG. The scan path SCP may include not only a boundary scan register provided corresponding to an external input / output terminal, but also a scan path register for making an internal node in an internal circuit externally observable.

【0478】また、このスキャンパスSCPに含まれる
MISトランジスタを、ゲートトンネル電流が小さくな
るように、高いゲートトンネル障壁を有するMISトラ
ンジスタで構成し、内部論理回路360aは、薄膜トラ
ンジスタで構成する。このような、バウンダリスキャン
テストを行なうことのできる半導体装置においても、ス
タンバイ状態時ゲートトンネル電流によるリーク電流を
低減して、その消費電流を低減することができる。
The MIS transistor included in scan path SCP is formed of a MIS transistor having a high gate tunnel barrier so as to reduce the gate tunnel current, and internal logic circuit 360a is formed of a thin film transistor. Even in such a semiconductor device capable of performing the boundary scan test, the leakage current due to the gate tunnel current in the standby state can be reduced, and the current consumption can be reduced.

【0479】この図92に示す構成においては、先の実
施の形態14の前述の構成をすべて適用することができ
る。
In the structure shown in FIG. 92, all the above-described structures of the fourteenth embodiment can be applied.

【0480】なお、スタンバイ状態においては、論理回
路が長時間動作を停止するスリープ状態、DRAMなど
におけるセルフリフレッシュモードが行なわれるセルフ
リフレッシュモード、および外部からのリフレッシュ指
示に従ってリフレッシュ動作が複数回繰返す実行される
オートリフレッシュモードなどにおけるスタンバイ状態
を示し、また、通常動作時におけるアクティブサイクル
およびスタンバイサイクルが繰返されるときのスタンバ
イサイクルをも示す。
In the standby state, a sleep state in which a logic circuit stops operating for a long time, a self-refresh mode in which a self-refresh mode is performed in a DRAM or the like, and a refresh operation repeated a plurality of times in accordance with an external refresh instruction are executed. A standby state in an auto-refresh mode or the like, and also shows a standby cycle when an active cycle and a standby cycle in a normal operation are repeated.

【0481】[実施の形態15]図93は、この発明の
実施の形態15に従う半導体装置の全体の構成を概略的
に示す図である。図93においては、半導体装置とし
て、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DR
AM)が一例として示される。図93において、このD
RAMは、メモリセルが行列状に配列されるメモリセル
アレイ400を含む。このメモリセルアレイ400は、
複数の行ブロックRB♯1−RB♯mと、複数の列ブロ
ックCB♯1−CB♯nに分割される。
[Embodiment 15] FIG. 93 schematically shows a whole structure of a semiconductor device according to an embodiment 15 of the invention. In FIG. 93, as a semiconductor device, a dynamic random access memory (DR)
AM) is shown as an example. In FIG. 93, this D
The RAM includes a memory cell array 400 in which memory cells are arranged in a matrix. This memory cell array 400
It is divided into a plurality of row blocks RB # 1-RB # m and a plurality of column blocks CB # 1-CB # n.

【0482】DRAMは、さらに、外部からのロウアド
レス信号を受けて内部ロウアドレス信号を生成するロウ
アドレス入力回路402と、ロウアドレス入力回路40
2からのロウアドレス信号(ブロックアドレス信号を含
む)を受けてデコード動作を行なうロウデコーダ404
と、ロウデコーダ404のデコード信号に従って選択行
ブロックの選択行を選択状態へ駆動するワード線駆動回
路および選択行のメモリセルのデータの検知増幅を行な
うセンスアンプを動作するセンス系制御回路両者を含む
ワード線駆動・センス系回路406と、外部からのコラ
ムアドレス信号を受けて内部コラムアドレス信号(ブロ
ック選択信号を含む)を生成するコラムアドレス入力回
路408と、コラムアドレス入力回路408からの内部
コラムアドレス信号に従ってデコード動作を行ない選択
列を指定する列選択信号を生成するコラムデコーダ41
0と、コラムアドレス入力回路408からのブロック選
択アドレスに従ってコラムデコーダ410のうちの選択
コラムデコード回路を内部データ線に結合してデータの
入出力を行なうデータIO制御回路412と、内部電圧
発生回路および、行ブロックRB♯1−RB♯mに共通
なロウ系制御信号および列ブロックCB♯1−DB♯n
に共通な列系制御信号を生成する中央制御回路とを含む
その他の周辺回路416を含む。
The DRAM further includes a row address input circuit 402 for receiving an external row address signal and generating an internal row address signal, and a row address input circuit 40.
Row decoder 404 performing a decoding operation in response to a row address signal (including a block address signal) from
And a word line drive circuit for driving a selected row of a selected row block to a selected state in accordance with a decode signal of a row decoder 404 and a sense control circuit for operating a sense amplifier for detecting and amplifying data of memory cells in the selected row. Word line drive / sense circuit 406, a column address input circuit 408 for receiving an external column address signal to generate an internal column address signal (including a block selection signal), and an internal column address from column address input circuit 408 Column decoder 41 that performs a decoding operation in accordance with a signal to generate a column selection signal designating a selected column
0, a data IO control circuit 412 for inputting / outputting data by coupling a selected column decode circuit of column decoders 410 to an internal data line in accordance with a block select address from column address input circuit 408, and an internal voltage generating circuit , Row-related control signals common to row blocks RB # 1-RB # m and column blocks CB # 1-DB # n
And a central control circuit for generating a common column-related control signal.

【0483】ロウデコーダ404は、行ブロックRB♯
1−RB♯mそれぞれに対応して設けられるブロックロ
ウデコーダを含み、選択行に対応して設けられたブロッ
クロウデコーダのみが動作する。非選択状態のブロック
ロウデコーダは、スタンバイ状態を維持する。同様、コ
ラムデコーダ410も、選択列ブロックに対応して設け
られるブロックコラムデコーダがデコード動作を行な
い、またデータIO制御回路412も、選択列に対応し
て設けられる入出力回路(ライトドライバおよびプリア
ンプ)が活性化されて内部データ線とコラムデコーダ4
10により選択された内部IO線とを結合する。これら
は、したがって、ブロック分割動作を行なっており、ロ
ウデコーダ404、ワード線駆動・センス系回路40
6、コラムデコーダ410およびデータIO制御回路4
12では、ブロック単位でゲートトンネル電流の制御を
行なう。
[0484] Row decoder 404 operates as row block RB #.
Including block row decoders provided corresponding to the respective 1-RB @ m, only the block row decoder provided corresponding to the selected row operates. The unselected block row decoder maintains the standby state. Similarly, in column decoder 410, a block column decoder provided corresponding to the selected column block performs a decoding operation, and data IO control circuit 412 also has an input / output circuit (write driver and preamplifier) provided corresponding to the selected column. Is activated and internal data lines and column decoder 4 are activated.
10 to the internal IO line selected. These are therefore performing a block dividing operation, and the row decoder 404, the word line drive / sense circuit 40
6, column decoder 410 and data IO control circuit 4
At 12, the gate tunnel current is controlled in block units.

【0484】図94は、図93に示すロウデコーダ40
4およびワード線駆動・センス系回路406の1つの行
ブロックRB♯i(i=1−m)に対応する部分の構成
を概略的に示す図である。図94において、行ブロック
RB♯iに対しブロック選択信号BSiの活性化時活性
化され、内部ロウアドレス信号Xをデコードするブロッ
クロウデコーダ404iと、ブロックロウデコーダ40
4iのデコード信号に従って対応の行ブロックRB♯i
のアドレス指定されたワード線WLを選択状態へ駆動す
るワード線ドライバ406iaが設けられる。この行ブ
ロックRB♯iに隣接してセンスアンプ帯SAB♯iが
設けられる。このセンスアンプ帯SAB♯iにおいて
は、行ブロックRB♯iの各列に対応して設けられるセ
ンスアンプ回路が配置される。センスアンプ帯SAB♯
iは、センス系制御回路406ibによりその活性/非
活性が制御される。
FIG. 94 shows the row decoder 40 shown in FIG.
4 is a diagram schematically showing a configuration of a part corresponding to one row block RB # i (i = 1-m) of the word line drive / sense system circuit 406. FIG. Referring to FIG. 94, a block row decoder 404i, which is activated when a block selection signal BSi is activated for a row block RB # i and decodes an internal row address signal X, and a block row decoder 40
4i according to the decode signal of 4i.
A word line driver 406ia for driving the addressed word line WL to a selected state. Sense amplifier band SAB # i is provided adjacent to row block RB # i. In sense amplifier band SAB # i, sense amplifier circuits provided corresponding to respective columns of row block RB # i are arranged. Sense amplifier band SAB♯
The activation / inactivation of i is controlled by the sense system control circuit 406ib.

【0485】ブロックロウデコーダ404i、ワード線
ドライバ406iaおよびセンス系制御回路406ib
それぞれに対応して、ゲートトンネル電流低減機構40
5i、407i、および409iが設けられる。これら
のゲートトンネル電流低減機構405i、407iおよ
び409iは、ブロック選択信号BSiが非選択状態の
とき活性化され、ブロックロウデコーダ404i、ワー
ド線ドライバ406ia、およびセンス系制御回路40
6ibのゲートトンネル電流を低減する。これらのゲー
トトンネル電流低減機構405i、407iおよび40
9iを、行ブロックに対応して配置する。選択行ブロッ
クに対してのみ、ブロックデコーダ404iおよびワー
ド線ドライバ406iaが活性化され、およびセンス系
制御回路406ibが活性化される。非選択行ブロック
に対しては、ゲートトンネル電流低減機構405i、4
07iおよび409iにより、ゲートトンネル電流がさ
らに低減される(スタンバイサイクル時と同じ)。
Block row decoder 404i, word line driver 406ia, and sense system control circuit 406ib
The gate tunnel current reducing mechanism 40 corresponds to each of them.
5i, 407i, and 409i are provided. These gate tunnel current reducing mechanisms 405i, 407i and 409i are activated when block select signal BSi is in a non-selected state, and block row decoder 404i, word line driver 406ia, and sense system control circuit 40
6ib gate tunnel current is reduced. These gate tunnel current reduction mechanisms 405i, 407i and 40
9i is arranged corresponding to the row block. Only for the selected row block, block decoder 404i and word line driver 406ia are activated, and sense control circuit 406ib is activated. For the non-selected row block, the gate tunnel current reduction mechanism 405i, 4
07i and 409i further reduce the gate tunnel current (same as in the standby cycle).

【0486】なお、センスアンプ帯が隣接行ブロックで
共有される場合、ゲートトンネル電流低減機構409i
へは、このセンスアンプ帯SAB♯iを共有する行ブロ
ックに対するブロック選択信号も与えられる。この隣接
行ブロックによりセンスアンプ帯が共有されるシェアー
ドセンスアンプ構成の場合、センス系制御回路406i
bは、ビット線分離ゲート、ビット線プリチャージ/イ
コライズ回路およびセンス電源ノードイコライズ回路の
動作をも制御する。
When the sense amplifier band is shared by adjacent row blocks, gate tunnel current reducing mechanism 409i
Are also supplied with a block selection signal for a row block sharing sense amplifier band SAB # i. In the case of a shared sense amplifier configuration in which a sense amplifier band is shared by adjacent row blocks, sense-related control circuit 406i
b also controls the operation of the bit line isolation gate, bit line precharge / equalize circuit and sense power supply node equalize circuit.

【0487】図95は、図94に示すゲートトンネル電
流低減機構405iおよび407iの構成の一例を示す
図である。図95において、ブロックロウデコーダ40
4iに含まれる単位ロウデコーダは、ブロック選択信号
BSの活性化時イネーブルされ内部ロウデコード信号X
をデコードするNAND型デコード回路420aと、N
AND型デコード回路420aの出力信号を反転するイ
ンバータ420bを含む。これらのNAND型デコード
回路420aおよびインバータ回路420bの電源ノー
ドは、電源トランジスタ422を介して電源ノードに結
合される。この電源トランジスタ422は、好ましく
は、ITRトランジスタで構成され、そのゲートに補の
ブロック選択信号/BSiを受ける。
FIG. 95 shows an example of the structure of gate tunnel current reducing mechanisms 405i and 407i shown in FIG. In FIG. 95, block row decoder 40
4i is enabled when the block selection signal BS is activated, and the internal row decode signal X
NAND type decoding circuit 420a for decoding
An inverter 420b for inverting an output signal of the AND-type decode circuit 420a is included. Power supply nodes of NAND type decode circuit 420a and inverter circuit 420b are coupled to a power supply node via power supply transistor 422. Power supply transistor 422 is preferably formed of an ITR transistor and has a gate receiving complementary block select signal / BSi.

【0488】ワード線ドライバは、インバータ回路42
0bの出力信号を高電圧VPPレベルの振幅を有する信
号に変換するレベルシフタ424aと、レベルシフタ4
24aの出力信号に従って対応のワード線WLを駆動す
るインバータ回路424bを含む。このゲートトンネル
電流低減機構は、補のブロック選択信号/BSiに応答
して導通して、これらのレベルシフタ424aおよびイ
ンバータ回路424bへ高電圧VPPを供給するITR
トランジスタで構成される電源トランジスタ426を含
む。
The word line driver is connected to the inverter circuit 42
0b to a signal having an amplitude of the high voltage VPP level, and a level shifter 4
An inverter circuit 424b for driving a corresponding word line WL according to the output signal of 24a is included. This gate tunnel current reducing mechanism is turned on in response to a complementary block select signal / BSi to supply an ITR for supplying high voltage VPP to level shifter 424a and inverter circuit 424b.
The power supply transistor 426 includes a transistor.

【0489】この図95に示す構成の場合、電源トラン
ジスタ422はブロックロウデコーダ404iに含まれ
る単位ロウデコード回路に共通に設けられ、電源トラン
ジスタ426が、ワード線ドライバ406iaに含まれ
るワード線ドライブ回路に共通に設けられる。したがっ
て、スタンバイ状態時においては、これらの電源トラン
ジスタ422および426がオフ状態となり、ブロック
ロウデコーダおよびワード線ドライバへの電源電圧の供
給が停止される。
In the structure shown in FIG. 95, power supply transistor 422 is provided commonly to a unit row decode circuit included in block row decoder 404i, and power supply transistor 426 is connected to a word line drive circuit included in word line driver 406ia. Provided in common. Therefore, in the standby state, power supply transistors 422 and 426 are turned off, and the supply of the power supply voltage to the block row decoder and the word line driver is stopped.

【0490】なお、図95に示す構成において、ワード
線WLがメインワード線ZMWLおよびサブワード線S
WLを含む階層ワード線構成の場合、メインワード線Z
MWLは、非選択時高電圧VPPレベルに保持される。
したがって、このような階層ワード線構成の場合、高電
圧遮断の構成に代えて、好ましくは、ソースバイアスま
たはウェルバイアスを深くする構成または階層電源構成
が用いられる。
In the structure shown in FIG. 95, word line WL is connected to main word line ZMWL and sub-word line SMW.
In the case of a hierarchical word line configuration including WL, the main word line Z
MWL is held at the high voltage VPP level when not selected.
Therefore, in the case of such a hierarchical word line configuration, a configuration in which a source bias or a well bias is deepened or a hierarchical power supply configuration is preferably used instead of the high voltage cutoff configuration.

【0491】図96は、図93に示すコラムデコーダ4
10およびデータIO制御回路412の1つの列ブロッ
クCB♯jに対応する部分の構成を概略的に示す図であ
る。列ブロックCB♯jに対し、列ブロック選択信号C
Bjの活性化時、図93に示すコラムアドレス入力回路
408からの内部列アドレス信号をデコードし、列ブロ
ックCB♯jの対応の列を選択する列選択信号CSLを
活性状態へ駆動するブロックコラムデコーダ410j
と、この列ブロックCB♯jの選択列に対しデータの書
込/読出を行なうライトドライバ/プリアンプ412j
を含む。このライトドライバ/プリアンプ412jも、
列ブロック選択信号CBjの活性化時活性化されて増幅
動作を実行する。ライトドライバ/プリアンプ412j
は、列ブロックCB♯jのメモリブロック(行ブロック
と列ブロックの交差部に対応して配置されるブロック)
に共通に配置されるグローバルデータバスGIOに結合
される。このライトドライバ/プリアンプ412jは、
内部データバス434に結合される。この内部データバ
ス434に共通に、複数の列ブロックCB♯1−CB♯
nに対応して設けられるライトドライバ/プリアンプが
結合される。
FIG. 96 shows the column decoder 4 shown in FIG.
10 schematically shows a configuration of a portion corresponding to one column block CB # j of 10 and data IO control circuit 412. FIG. For column block CB # j, column block selection signal C
When Bj is activated, a block column decoder for decoding an internal column address signal from column address input circuit 408 shown in FIG. 93 and driving column selection signal CSL for selecting a corresponding column of column block CB # j to an active state 410j
And write driver / preamplifier 412j for writing / reading data to / from the selected column of column block CB # j.
including. This write driver / preamplifier 412j also has
Activated when column block select signal CBj is activated, it performs an amplification operation. Write driver / preamplifier 412j
Is a memory block of a column block CB # j (a block arranged corresponding to an intersection of a row block and a column block)
Are coupled to a global data bus GIO arranged in common. This write driver / preamplifier 412j is
It is coupled to internal data bus 434. A plurality of column blocks CB {1-CB} are shared by internal data bus 434.
The write driver / preamplifier provided corresponding to n is connected.

【0492】ブロックコラムデコーダ410jおよびラ
イトドライバ/プリアンプ412jに対しそれぞれ、ゲ
ートトンネル電流低減機構(ITRC)430jおよび
432jが設けられる。これらのゲートトンネル電流低
減機構(ITRC)430jおよび432jは、列ブロ
ック選択信号CBjの非選択状態のときに活性化され
て、ブロックコラムデコーダ410jおよびライトドラ
イバ/プリアンプ412jのゲートトンネル電流を低減
する。
[0492] Gate tunnel current reduction mechanisms (ITRC) 430j and 432j are provided for block column decoder 410j and write driver / preamplifier 412j, respectively. Gate tunnel current reduction mechanisms (ITRC) 430j and 432j are activated when column block select signal CBj is not selected, and reduce the gate tunnel current of block column decoder 410j and write driver / preamplifier 412j.

【0493】この図96に示す構成においては、列ブロ
ック選択信号CBjが指定する列ブロックにおいて列選
択動作およびデータの書込/読出が行なわれる。非選択
列ブロックにおいては、ブロックコラムデコーダ410
およびライトドライバ/プリアンプ412は、非選択状
態(スタンバイ状態)を維持する。したがって、このゲ
ートトンネル電流低減機構430jおよび432jを列
ブロックごとに配置することにより、選択メモリアレイ
においては、非選択の列ブロックにおいては、ゲートト
ンネル電流が低減され、アクティブ期間の動作電流を低
減することができる。
In the structure shown in FIG. 96, a column selecting operation and data writing / reading are performed in a column block designated by column block selecting signal CBj. In an unselected column block, block column decoder 410
In addition, write driver / preamplifier 412 maintains a non-selected state (standby state). Therefore, by arranging gate tunnel current reducing mechanisms 430j and 432j for each column block, in the selected memory array, the gate tunnel current is reduced in the non-selected column blocks, and the operating current during the active period is reduced. be able to.

【0494】[変更例1]図97は、この発明の実施の
形態15の変更例1の構成を概略的に示す図である。図
97において、半導体装置440は、複数のバンクB♯
1−B♯4と、これらのバンクB♯1−B♯4それぞれ
に対応して設けられるゲートトンネル電流低減機構(I
TRC)444a−444dと、外部からのバンクアド
レス信号BA♯をデコードし、バンク指定信号BA1−
BA4を生成するバンクデコーダ440を含む。バンク
B♯1−B♯4の各々は、対応のバンク指定信号BA1
−BA4の活性化時活性化されて、メモリアクセス(行
選択または列選択)を行なう。ゲートトンネル電流低減
機構444a−444dは、バンクアドレス信号BA1
−BA4の非活性化時活性化され、対応のバンクB♯1
−B♯4のゲートトンネル電流を低減する。バンク指定
信号BA1−BA4の非選択状態時においては、対応の
バンクB♯1−B♯4はスタンバイ状態にある。したが
って、半導体装置440内において非選択バンクに対応
して設けられるゲートトンネル電流低減機構を活性化す
ることにより、半導体装置440におけるゲートトンネ
ル電流に起因するリーク電流を低減でき、消費電流を応
じて低減することができる。
[Modification 1] FIG. 97 schematically shows a structure of a modification 1 of the fifteenth embodiment of the invention. In FIG. 97, a semiconductor device 440 includes a plurality of banks B #.
1-B # 4 and a gate tunnel current reducing mechanism (I) provided corresponding to each of these banks B # 1-B # 4.
TRC) 444a-444d and an external bank address signal BA # are decoded, and a bank designating signal BA1-
A bank decoder 440 for generating BA4 is included. Each of banks B # 1-B # 4 has a corresponding bank designating signal BA1.
-Activated when BA4 is activated to perform memory access (row selection or column selection). Gate tunnel current reduction mechanisms 444a-444d provide bank address signal BA1.
-Activated when BA4 is inactive, corresponding bank B # 1
-Reduce the gate tunnel current of B♯4. When bank designating signals BA1-BA4 are not selected, corresponding banks B # 1-B # 4 are in a standby state. Therefore, by activating the gate tunnel current reduction mechanism provided corresponding to the unselected bank in semiconductor device 440, it is possible to reduce the leak current caused by the gate tunnel current in semiconductor device 440, and to reduce the current consumption correspondingly. can do.

【0495】以上のように、この発明の実施の形態15
に従えば、非選択回路ブロックのゲートトンネル電流を
低減するように構成しており、回路が活性化されても非
選択回路ブロックにおけるゲートトンネル電流は低減す
ることができずに回路動作時における消費電流を低減す
ることができる(ゲートトンネルリーク電流を抑制する
ことができるため)。
As described above, the fifteenth embodiment of the present invention is described.
According to the configuration, the gate tunnel current of the non-selected circuit block is reduced, and even when the circuit is activated, the gate tunnel current in the non-selected circuit block cannot be reduced and the consumption during the circuit operation is reduced. The current can be reduced (because the gate tunnel leak current can be suppressed).

【0496】[実施の形態16]図98は、この発明の
実施の形態16に従う半導体記憶装置の要部の構成を概
略的に示す図である。この実施の形態16において、メ
モリアレイは、図93に示す構成と同様、複数の行ブロ
ックに分割される。図98においては、1つの行ブロッ
クRB♯iを示す。この行ブロックRB♯iは、ノーマ
ルワード線NWLが配置されるノーマルメモリアレイN
MA♯iと、スペアワード線SWLが配置されるスペア
メモリアレイSMA♯iを含む。
[Embodiment 16] FIG. 98 schematically shows a structure of a main portion of a semiconductor memory device according to an embodiment 16 of the invention. In the sixteenth embodiment, the memory array is divided into a plurality of row blocks as in the configuration shown in FIG. FIG. 98 shows one row block RB # i. This row block RB # i includes a normal memory array N on which normal word lines NWL are arranged.
MA # i and spare memory array SMA # i in which spare word line SWL is arranged.

【0497】ノーマルメモリアレイNMA♯iに対して
ノーマル行選択回路450が設けられ、スペアメモリア
レイSMAiに対しスペア行選択回路452が設けられ
る。ノーマル行選択回路450は、ノーマルロウデコー
ダと、ノーマルロウデコーダの出力信号に従ってノーマ
ルワード線NWLを駆動するノーマルワード線駆動回路
を含む。スペア行選択回路452も同様、スペアロウデ
コーダと、スペアロウデコーダの出力信号に従ってスペ
アワード線SWLを選択状態へ駆動するスペアワード線
ドライブ回路を含む。
A normal row selection circuit 450 is provided for normal memory array NMA # i, and a spare row selection circuit 452 is provided for spare memory array SMAi. Normal row selection circuit 450 includes a normal row decoder and a normal word line driving circuit that drives normal word line NWL according to an output signal of normal row decoder. Similarly, spare row selection circuit 452 includes a spare row decoder and a spare word line drive circuit for driving spare word line SWL to a selected state according to an output signal of spare row decoder.

【0498】これらのノーマル行選択回路450および
スペア行選択回路452それぞれに対応して、ゲートト
ンネル電流低減機構(ITRC)454および456が
それぞれ設けられる。これらのゲートトンネル電流低減
機構454および456は、活性化時対応の回路のゲー
トトンネル電流を低減する。
Gate tunnel current reduction mechanisms (ITRC) 454 and 456 are provided corresponding to normal row selection circuit 450 and spare row selection circuit 452, respectively. These gate tunnel current reduction mechanisms 454 and 456 reduce the gate tunnel current of the circuit corresponding to the activation.

【0499】行ブロックRB♯iに対し、ノーマルワー
ド線NWLおよびスペアワード線SWLのいずれを選択
するかを判定するスペア判定回路458が設けられる。
このスペア判定回路458は、ノーマルメモリアレイN
MA♯iにおける不良行のアドレスを記憶し、ブロック
選択信号BSの選択時活性化され、与えられたアドレス
信号Xを記憶した不良メモリセルのアドレスと比較し、
その判定結果に従って、ノーマルロウイネーブル信号N
REおよびスペアロウイネーブル信号SREの一方を活
性化する。ノーマルロウイネーブル信号NREは、ノー
マル行選択回路450の活性/非活性を制御し、スペア
ロウイネーブル信号SREは、スペア行選択回路452
の活性/非活性を制御する。
A spare determining circuit 458 for determining which of normal word line NWL and spare word line SWL is selected for row block RB # i is provided.
The spare determination circuit 458 is provided for the normal memory array N
The address of the defective row in MA # i is stored, activated when block select signal BS is selected, and applied address signal X is compared with the address of the stored defective memory cell,
According to the determination result, the normal row enable signal N
Activate one of RE and spare row enable signal SRE. Normal row enable signal NRE controls activation / inactivation of normal row selection circuit 450, and spare row enable signal SRE controls spare row selection circuit 452.
Control the activation / deactivation of

【0500】このノーマルロウイネーブル信号NRE
は、通常、ノーマルワード線ドライブ回路へ与えられ、
このノーマル行選択回路450は、ブロック選択信号B
Lが選択状態のときには、与えられたロウアドレス信号
Xをデコードする。ノーマルロウイネーブル信号NRE
は、スタンバイ状態時、Hレベルである。スペアロウイ
ネーブル信号SREは、スタンバイ状態時Lレベルであ
り、スペアワード線は、スペアロウイネーブル信号SR
Eが活性状態のとき選択状態へ駆動される。ノーマル行
選択回路450に設けられたゲートトンネル電流低減機
構(ITRC)454は、ノーマルロウイネーブル信号
NREとブロック選択信号BSを受けるゲート回路46
0の出力信号がHレベルのときには、非活性化され、一
方、ブロック選択信号BSおよびノーマルロウイネーブ
ル信号NREの少なくとも一方が非選択状態のLレベル
のときには活性化され、ノーマル行選択回路450にお
けるゲートトンネル電流を低減する。ここで、ゲート回
路450は、ブロック選択信号BSとノーマルロウイネ
ーブル信号NREを受けるNAND回路で構成されるよ
うに示す。これは、ノーマルロウイネーブル信号NRE
が、スタンバイ状態時、Hレベルに設定されるためであ
る。
This normal row enable signal NRE
Is normally given to the normal word line drive circuit,
This normal row selection circuit 450 outputs a block selection signal B
When L is in the selected state, the applied row address signal X is decoded. Normal row enable signal NRE
At the H level in the standby state. Spare row enable signal SRE is at the L level in the standby state, and spare word line is connected to spare row enable signal SR.
When E is in the active state, it is driven to the selected state. The gate tunnel current reducing mechanism (ITRC) 454 provided in the normal row selection circuit 450 receives the normal row enable signal NRE and the block selection signal BS.
0 is inactive when the output signal is at H level, and activated when at least one of the block selection signal BS and the normal row enable signal NRE is at L level in a non-selected state. Reduce tunnel current. Here, gate circuit 450 is shown as being constituted by a NAND circuit receiving block select signal BS and normal row enable signal NRE. This corresponds to the normal row enable signal NRE.
Is set to H level in the standby state.

【0501】一方、スペア行選択回路452に対して設
けられるゲートトンネル電流低減機構(ITRC)45
6は、スペアロウイネーブル信号SREが非活性状態の
ときには活性化されて、スペア行選択回路452のゲー
トトンネル電流を低減する。スペアロウイネーブル信号
SREは、スタンバイ状態時および非選択時(ノーマル
メモリセルへのアクセス時)にはLレベルに固定され
る。
On the other hand, gate tunnel current reduction mechanism (ITRC) 45 provided for spare row selection circuit 452
6 is activated when the spare row enable signal SRE is in an inactive state, and reduces the gate tunnel current of the spare row selection circuit 452. Spare row enable signal SRE is fixed at L level in the standby state and when not selected (when accessing a normal memory cell).

【0502】この図98に示す構成の場合、スペア判定
回路458が行ブロックRB♯iそれぞれに対応して設
けられており、行ブロック単位でスペア判定が実行され
る。選択行ブロックにおいてスペアワード線が使用され
る場合には、ノーマル行選択回路450のゲートトンネ
ル電流が低減され、一方、ノーマルワード線NWLが用
いられる(アクセスされる)場合には、スペア行選択回
路452のゲートトンネル電流が低減される。したがっ
て、選択行ブロックにおいて、非選択の回路のゲートト
ンネル電流を低減でき、アクティブ期間における消費電
流を低減することができる。非選択行ブロックにおいて
は、ゲートトンネル電流低減機構454および456両
者が活性化される。
In the structure shown in FIG. 98, a spare determination circuit 458 is provided corresponding to each of row blocks RB # i, and a spare determination is performed in units of row blocks. When a spare word line is used in the selected row block, the gate tunnel current of normal row selection circuit 450 is reduced. On the other hand, when a normal word line NWL is used (accessed), spare row selection circuit 450 is used. The gate tunnel current of 452 is reduced. Therefore, in the selected row block, the gate tunnel current of the unselected circuit can be reduced, and the current consumption during the active period can be reduced. In an unselected row block, both gate tunnel current reduction mechanisms 454 and 456 are activated.

【0503】[変更例1]図99は、この発明の実施の
形態16の変更例1の構成を概略的に示す図である。図
99において、メモリアレイMAが、複数の行ブロック
RB♯1−RB♯mに分割される。このメモリアレイM
Aは、ノーマルコラムが配設されるノーマルコラムブロ
ックと、スペアコラムが配設されるスペアコラムブロッ
クに分割される。これらのノーマルコラムブロックおよ
びスペアコラムブロックは、行ブロックに対応して配置
されており、ノーマルコラムブロックNC♯1−NC♯
mおよびスペアコラムブロックSPC♯1−SPC♯m
が配設される。行ブロックRB♯iは、ノーマルコラム
ブロックNC♯iおよびスペアコラムブロックSPC♯
iを含む。
[Modification 1] FIG. 99 schematically shows a structure of a modification 1 of the sixteenth embodiment of the invention. In FIG. 99, memory array MA is divided into a plurality of row blocks RB # 1-RB # m. This memory array M
A is divided into a normal column block in which a normal column is arranged and a spare column block in which a spare column is arranged. Normal column blocks and spare column blocks are arranged corresponding to row blocks, and normal column blocks NC {1-NC}
m and spare column block SPC # 1-SPC # m
Is arranged. Row block RB # i includes normal column block NC # i and spare column block SPC #
i.

【0504】ノーマルコラムブロックNC♯iおよびス
ペアコラムブロックSPC♯iに対しては、共通にワー
ド線が配設される。したがって、1つの行ブロックが選
択された場合、図示しないロウデコーダにより、選択行
ブロックにおいて、ノーマルコラムブロックおよびスペ
アコラムブロックの行が選択される。
A word line is commonly arranged for normal column block NC # i and spare column block SPC # i. Therefore, when one row block is selected, a row of a normal column block and a spare column block is selected in a selected row block by a row decoder (not shown).

【0505】ノーマルコラムブロックNC♯1−NC♯
mに共通に、ノーマルコラムデコーダ470が設けら
れ、スペアコラムブロックSPC♯1−SPC♯mに共
通にスペアコラムデコーダ471が配設される。これら
のノーマルコラムデコーダ470により選択された列に
対しデータアクセスを行なうためにノーマルリード/ラ
イト回路472が配設され、スペアコラムデコーダ47
1により選択されたスペアコラムに対しデータアクセス
を行なうために、スペアリード/ライト回路473が配
設される。
[0505] Normal column block NC {1-NC}
m, a normal column decoder 470 is provided, and a spare column decoder 471 is provided commonly to spare column blocks SPC # 1-SPC # m. Normal read / write circuit 472 is provided for performing data access to a column selected by normal column decoder 470, and spare column decoder 47 is provided.
A spare read / write circuit 473 is provided for performing data access to the spare column selected by 1.

【0506】これらのノーマルコラムおよびスペアコラ
ムのいずれをアクセスするかを判定するために、コラム
スペア判定回路474が設けられる。このコラムスペア
判定回路474は、与えられたコラムアドレス信号Yと
記憶している不良列アドレスとの一致/不一致に従って
ノーマルコラムイネーブル信号NECおよびスペアコラ
ムイネーブル信号SCEの一方を活性化する。ここで、
通常、ノーマルコラムイネーブル信号NECは、ノーマ
ルロウイネーブル信号NREと同様、ノーマルコラムア
クセス時およびスタンバイ状態時、Hレベルに設定され
る。スペアコラムイネーブル信号SCEは、スペアコラ
ムアクセス時においてのみHレベルの活性状態に設定さ
れる。
A column spare determination circuit 474 is provided for determining which of the normal column and the spare column is accessed. The column spare determination circuit 474 activates one of the normal column enable signal NEC and the spare column enable signal SCE according to the match / mismatch between the applied column address signal Y and the stored defective column address. here,
Normally, normal column enable signal NEC is set to the H level during normal column access and in the standby state, similarly to normal row enable signal NRE. Spare column enable signal SCE is set to an active state of an H level only at the time of accessing a spare column.

【0507】ノーマルコラムデコーダ470およびノー
マルリード/ライト回路472に対しそれぞれ、ゲート
トンネル電流低減機構(ITRC)475および476
が設けられ、スペアコラムデコーダ471およびスペア
リード/ライト回路473に対し、ゲートトンネル電流
低減機構(ITRC)477および478が配設され
る。これらのゲートトンネル電流低減機構475および
476は、コラムアクセス活性化信号CASとノーマル
コラムイネーブル信号NECを受けるゲート回路480
の出力信号が活性状態(Hレベル)のときに、ノーマル
コラムデコーダ470およびノーマルリード/ライト回
路472のゲートトンネル電流を低減する。ここで、ゲ
ート回路480は、NAND回路で構成される場合を一
例として示す。これは、コラムアクセス活性化信号CA
Sおよびノーマルコラムイネーブル信号NECが、それ
ぞれ活性状態のときHレベルである場合を想定してい
る。したがって、列選択およびデータのアクセス(書込
/読出)が行なわれるコラムアクセスが始まり、かつノ
ーマルコラムがアドレス指定されたときには、このゲー
ト回路480の出力信号が非活性状態(Lレベル)とな
り、ゲートトンネル電流低減機構475および476が
非活性化され、これらのノーマルコラムデコーダ470
およびノーマルリード/ライト回路472のゲートトン
ネル電流低減動作を停止する。
For normal column decoder 470 and normal read / write circuit 472, gate tunnel current reduction mechanisms (ITRC) 475 and 476 are provided, respectively.
, And gate tunnel current reduction mechanisms (ITRC) 477 and 478 are provided for spare column decoder 471 and spare read / write circuit 473. Gate tunnel current reducing mechanisms 475 and 476 receive gate circuit 480 receiving column access activation signal CAS and normal column enable signal NEC.
Is active (H level), the gate tunnel current of normal column decoder 470 and normal read / write circuit 472 is reduced. Here, the case where the gate circuit 480 is configured by a NAND circuit is shown as an example. This corresponds to column access activation signal CA
It is assumed that S and normal column enable signal NEC are at the H level when they are active. Therefore, when column access in which column selection and data access (writing / reading) are performed is started and a normal column is addressed, the output signal of gate circuit 480 is rendered inactive (L level), and the gate is turned off. Tunnel current reduction mechanisms 475 and 476 are deactivated, and their normal column decoders 470 are deactivated.
Also, the gate tunnel current reducing operation of normal read / write circuit 472 is stopped.

【0508】一方、スペアコラムデコーダ471および
スペアリード/ライト回路473に対して設けられたゲ
ートトンネル電流低減機構(ITRC)477および4
78は、スペアコラムイネーブル信号SCEの非活性状
態のときに活性化され、スペアコラムデコーダ471お
よびスペアリード/ライト回路473のゲートトンネル
電流を低減する。ここで、スペアコラムイネーブル信号
SCEは、スタンバイ状態時およびノーマルコラムアク
セス時においては非活性状態(Lレベル)に保持され
る。
On the other hand, gate tunnel current reduction mechanisms (ITRC) 477 and 4 provided for spare column decoder 471 and spare read / write circuit 473 are provided.
Reference numeral 78 is activated when the spare column enable signal SCE is inactive, and reduces the gate tunnel current of the spare column decoder 471 and the spare read / write circuit 473. Here, spare column enable signal SCE is held in an inactive state (L level) in a standby state and in a normal column access.

【0509】したがって、コラムアクセス時において、
動作しない回路に対するゲートトンネル電流を低減する
ことにより、このコラムアクセス期間における消費電流
を低減することができる。
Therefore, at the time of column access,
By reducing the gate tunnel current for a circuit that does not operate, current consumption during this column access period can be reduced.

【0510】[変更例2]図100は、この発明の実施
の形態16の変更例2の構成を概略的に示す図である。
図100において、メモリアレイが複数のロウブロック
504a−504mに分割される。ロウブロック504
a−504mの各々は、ノーマルワード線が配設される
ノーマルロウブロック501と、スペアワード線が配設
されるスペアロウブロック502を含む。すなわち、こ
の図100に示す構成においては、ロウブロック単位で
不良行の救済が行なわれる。ロウブロック504a−5
04mの列方向において隣接して、センスアンプ帯50
0a−500nが配設される。これらのセンスアンプ帯
500a−500nは、隣接するロウブロックにより共
有される。ロウブロック504a−504mに対応し
て、ロウデコーダ(ワード線ドライブ回路を含む)RD
が配設される。これらのロウデコーダRDは、ノーマル
ロウブロック501に対応して配置されるノーマルロウ
デコーダ(RD)およびスペアロウブロック502に対
応して配置されるスペアロウデコーダ(RD)を含む。
[Modification 2] FIG. 100 schematically shows a structure of a modification 2 of the sixteenth embodiment of the present invention.
In FIG. 100, the memory array is divided into a plurality of row blocks 504a-504m. Row block 504
Each of a-504m includes a normal row block 501 provided with a normal word line, and a spare row block 502 provided with a spare word line. That is, in the configuration shown in FIG. 100, repair of a defective row is performed in units of row blocks. Row block 504a-5
04m adjacent to each other in the column direction,
0a-500n are provided. These sense amplifier bands 500a to 500n are shared by adjacent row blocks. A row decoder (including a word line drive circuit) RD corresponding to the row blocks 504a to 504m
Is arranged. These row decoders RD include a normal row decoder (RD) arranged corresponding to normal row block 501 and a spare row decoder (RD) arranged corresponding to spare row block 502.

【0511】また、センスアンプ帯500a−500n
に対応して、列選択信号を生成するコラムデコーダCD
が配設される。このコラムデコーダCDからの列選択信
号は、センスアンプ帯500a−500nにおいて行方
向に延在する列選択線を介して伝達される。したがっ
て、このコラムデコーダCDにより、行ブロックにおけ
るスペアコラムブロックおよびノーマルコラムブロック
において列選択が同時に並行して行なわれる。コラムデ
コーダCDへは、コラムスペア判定結果を示す信号は与
えられず、コラムアクセス時において対応のブロック選
択信号が活性状態のとき、列アクセス指示(活性化)信
号に従ってコラムデコード動作を実行する。
Also, sense amplifier bands 500a-500n
, A column decoder CD for generating a column selection signal
Is arranged. The column selection signal from column decoder CD is transmitted through sense amplifier bands 500a to 500n via column selection lines extending in the row direction. Therefore, column selection is simultaneously performed in parallel by the column decoder CD in the spare column block and the normal column block in the row block. No signal indicating the column spare determination result is applied to column decoder CD. When a corresponding block selection signal is active at the time of column access, a column decode operation is performed in accordance with a column access instruction (activation) signal.

【0512】コラムデコーダCDに対応して、コラムゲ
ートトンネル電流低減機構CITRCが配設され、ロウ
デコーダRDに対応して、ロウゲートトンネル電流低減
機構RITRCが配設される。このロウゲートトンネル
電流低減機構RITRCは、ノーマルロウデコーダ(R
D)に対応して設けられるノーマルゲートトンネル電流
低減機構NITRCおよびスペアロウデコーダ(RD)
に対応して設けられるスペアロウゲートトンネル電流低
減機構SITRCを含む。
A column gate tunnel current reducing mechanism CITRC is provided corresponding to column decoder CD, and a row gate tunnel current reducing mechanism RITRC is provided corresponding to row decoder RD. This row gate tunnel current reducing mechanism RITRC is composed of a normal row decoder (R
D) Normal gate tunnel current reduction mechanism NITRC and spare row decoder (RD) provided corresponding to D)
And a spare row gate tunnel current reduction mechanism SITRC provided corresponding to the above.

【0513】ロウデコーダRDに対応して、ロウスペア
判定回路506a−506mが設けられる。これらのロ
ウスペア判定回路506a−506mには、それぞれブ
ロック選択信号BS<m:1>の対応のブロック選択信
号が与えられる。また、このブロック選択信号BS<
m:1>が、コラムデコーダCDに対応して設けられる
コラムゲートトンネル電流低減機構CITRCへも与え
られる。
[0513] Row spare determination circuits 506a to 506m are provided corresponding to row decoder RD. These row spare determination circuits 506a to 506m are supplied with block selection signals corresponding to block selection signals BS <m: 1>, respectively. Also, the block selection signal BS <
m: 1> is also applied to a column gate tunnel current reducing mechanism CITRC provided corresponding to the column decoder CD.

【0514】ノーマルコラムブロックに対応して、ノー
マルリード/ライト回路508が設けられ、スペアコラ
ムブロックに対応してスペアリード/ライト(R/W)
回路509が設けられる。これらのノーマルリード/ラ
イト回路508およびスペアリード/ライト(R/W)
回路509は、コラムアクセス時同時に並行して動作す
る。
A normal read / write circuit 508 is provided corresponding to a normal column block, and a spare read / write (R / W) corresponding to a spare column block.
A circuit 509 is provided. These normal read / write circuit 508 and spare read / write (R / W)
The circuit 509 operates concurrently with column access.

【0515】このメモリアレイにおいては、複数ビット
のグローバルデータ線がノーマルリード/ライト回路5
08に並列に結合されており、このグローバルデータ線
単位で不良コラムの置換を行なう。すなわち、不良コラ
ムを救済するために、コラムアクセス指示信号CACT
の活性化時活性化され、ロウブロックアドレス信号RB
Aをデコードしてデータ線選択信号SELを生成するコ
ラム冗長制御回路510と、コラム冗長制御回路510
からのデータ線選択信号SELに従って、ノーマルリー
ド/ライト回路508およびスペアリード/ライト回路
509を選択的に入出力回路512に結合するマルチプ
レクサ(MUX)511が設けられる。コラム冗長制御
回路510においては、この行ブロック単位で不良コラ
ムアドレスがプログラムされており、そのロウブロック
アドレス信号RBAに従って、選択行ブロックにおける
不良コラムが接続するグローバルデータ線をスペアグロ
ーバルデータ線で置換する。
In this memory array, global data lines of a plurality of bits are connected to normal read / write circuit 5
08 in parallel with each other, and replaces a defective column in global data line units. That is, in order to repair a defective column, a column access instruction signal CACT is used.
Is activated when the row block address signal RB is activated.
A column redundancy control circuit 510 for decoding A and generating a data line selection signal SEL;
A multiplexer (MUX) 511 for selectively coupling the normal read / write circuit 508 and the spare read / write circuit 509 to the input / output circuit 512 in accordance with the data line selection signal SEL from the external device is provided. In column redundancy control circuit 510, a defective column address is programmed for each row block, and a global data line connected to a defective column in a selected row block is replaced with a spare global data line according to the row block address signal RBA. .

【0516】したがって、ノーマルリード/ライト回路
508およびスペアリード/ライト回路509が並行し
て動作するため、ゲートトンネル電流低減機構(ITR
C)513がこれらのノーマルリード/ライト回路50
8およびスペアリード/ライト(R/W)回路509に
共通に設けられる。このゲートトンネル電流低減機構5
13は、コラムアクセス指示信号CACTが非活性状態
のときに、ノーマルリード/ライト回路508およびス
ペアリード/ライト回路509のゲートトンネル電流を
低減する。コラムアクセスが始まると、このノーマルリ
ード/ライト回路508およびスペアリード/ライト
(R/W)回路509のゲートトンネル電流低減動作が
停止され、これらのノーマルリード/ライト回路508
およびスペアリード/ライト回路509は高速で動作す
る。
Therefore, since normal read / write circuit 508 and spare read / write circuit 509 operate in parallel, the gate tunnel current reducing mechanism (ITR)
C) 513 is the normal read / write circuit 50
8 and a spare read / write (R / W) circuit 509. This gate tunnel current reduction mechanism 5
13 reduces the gate tunnel current of the normal read / write circuit 508 and the spare read / write circuit 509 when the column access instruction signal CACT is inactive. When column access starts, the normal read / write circuit 508 and the spare read / write (R / W) circuit 509 stop the gate tunnel current reduction operation, and these normal read / write circuits 508
The spare read / write circuit 509 operates at high speed.

【0517】この図100に示す構成においては、ブロ
ック選択信号BS<m:1>およびロウスペア判定回路
506a−506mの判定結果の両者に従って、コラム
デコーダCDおよびロウデコーダRDに対するゲートト
ンネル電流の制御が行なわれる。選択行ブロックにおい
てノーマルロウブロックのアクセス時においては、対応
のスペアゲートトンネル電流低減機構SITRCが、ス
タンバイ状態時と同様の状態に保持され、対応のスペア
ロウデコーダ(RD)のゲートトンネル電流が低減され
る。一方、選択ロウブロックにおいてスペアワード線が
アクセスされる場合には、ノーマルゲートトンネル電流
低減機構NITRCがスタンバイ状態時の状態を維持
し、対応のノーマルロウデコーダ(RD)のゲートトン
ネル電流が低減される。したがって、この図100に示
す構成の場合、ロウブロック単位でかつノーマル/スペ
ア単位でゲートトンネル電流の制御を行なっており、動
作する回路のみゲートトンネル電流低減動作が停止され
るため、アクティブ期間(メモリセル選択動作が行なわ
れる期間)の消費電流が低減される。
In the structure shown in FIG. 100, the gate tunnel current for column decoder CD and row decoder RD is controlled in accordance with both block selection signal BS <m: 1> and the determination results of row spare determination circuits 506a-506m. It is. When the normal row block is accessed in the selected row block, the corresponding spare gate tunnel current reducing mechanism SITRC is maintained in the same state as in the standby state, and the gate tunnel current of the corresponding spare row decoder (RD) is reduced. You. On the other hand, when a spare word line is accessed in the selected row block, normal gate tunnel current reducing mechanism NITRC maintains the standby state, and the gate tunnel current of the corresponding normal row decoder (RD) is reduced. . Therefore, in the configuration shown in FIG. 100, the gate tunnel current is controlled on a row block basis and on a normal / spare basis, and the gate tunnel current reduction operation is stopped only in the operating circuit. Current consumption during the cell selection operation) is reduced.

【0518】なお、コラムデコーダCDに対するコラム
ゲートトンネル電流低減機構CITRCは、ロウブロッ
クアドレス信号RBAから生成されるブロック選択信号
BS<m:1>に従って活性/非活性が制御されてい
る。しかしながら、これらのコラムゲートトンネル電流
低減機構CITRCへは、ブロック選択信号BS<m:
1>とコラムアクセス指示信号CACTの両者が与えら
れ、両者が選択状態のときのみそのゲートトンネル電流
低減動作を停止するように構成されてもよい。
The activation / inactivation of the column gate tunnel current reducing mechanism CITRC for the column decoder CD is controlled in accordance with the block selection signal BS <m: 1> generated from the row block address signal RBA. However, to these column gate tunnel current reduction mechanisms CITRC, block select signals BS <m:
1> and column access instructing signal CACT may be applied, and the gate tunnel current reducing operation may be stopped only when both are in the selected state.

【0519】[変更例3]図101(A)は、この発明
の実施の形態16の変更例3の要部の構成を概略的に示
す図である。図101(A)においては、1つの行ブロ
ックに対するロウ系回路の構成を示す。
[Third Modification] FIG. 101A schematically shows a structure of a main part of a third modification of the sixteenth embodiment of the present invention. FIG. 101A shows a configuration of a row-related circuit for one row block.

【0520】図101(A)において、ロウ系回路は、
ワード線アドレス信号Xをロウアドレスラッチイネーブ
ル信号RALに従ってラッチするアドレス入力バッファ
552と、アドレス入力バッファ552からの内部ワー
ド線アドレス信号Xを、ロウデコーダイネーブル信号R
ADEに従ってデコードするロウデコーダ554と、ワ
ード線駆動タイミング信号RXTとロウデコーダ554
の出力信号に従って、ノーマルワード線NWLを選択状
態へ駆動するノーマルワード線ドライバ556と、ロウ
ブロックアドレス信号RBAをデコードするロウブロッ
クデコーダ558と、ロウブロックデコーダ558から
のブロック選択信号BSFに従って活性化され、活性化
時ワード線アドレス信号Xが不良行を指定しているか否
かを判定するロウスペア判定回路560と、ロウスペア
判定回路560からのスペアロウイネーブル信号SRE
Fをロウデコーダイネーブル信号RADEに従ってラッ
チするラッチ回路562と、ラッチ回路562からのス
ペアロウイネーブル信号SREに従ってスペアワード線
SWLをワード線駆動タイミング信号RXTに応答して
選択状態へ駆動するスペアワード線ドライバ564を含
む。
In FIG. 101 (A), the row-related circuit
An address input buffer 552 for latching a word line address signal X in accordance with a row address latch enable signal RAL, and an internal word line address signal X from the address input buffer 552 are supplied to a row decoder enable signal R
A row decoder 554 for decoding according to the ADE, a word line drive timing signal RXT and a row decoder 554
, A normal word line driver 556 driving normal word line NWL to a selected state, a row block decoder 558 for decoding row block address signal RBA, and a block selection signal BSF from row block decoder 558 to be activated. , Row spare determination circuit 560 for determining whether word line address signal X at the time of activation specifies a defective row, and spare row enable signal SRE from row spare determination circuit 560.
A latch circuit 562 for latching F in accordance with a row decoder enable signal RADE, and a spare word line driver for driving a spare word line SWL to a selected state in response to a word line drive timing signal RXT in accordance with a spare row enable signal SRE from the latch circuit 562 564.

【0521】このロウ系回路は、さらに、ロウブロック
デコーダ558からのブロック選択信号BSFおよびロ
ウスペア判定回路560からのノーマルロウイネーブル
信号NREFを、ロウデコーダイネーブル信号RADE
に従ってラッチしてブロック選択信号BSおよびノーマ
ルロウイネーブル信号NREを生成してロウデコーダ5
54へ与えるラッチ回路566を含む。このラッチ回路
566からのノーマルロウイネーブル信号は、またノー
マルワード線ドライバ556へ与えられてもよい。
[0521] The row-related circuit further receives the block selection signal BSF from the row block decoder 558 and the normal row enable signal NREF from the row spare determination circuit 560, and outputs the row decoder enable signal RADE.
To generate a block select signal BS and a normal row enable signal NRE to generate a row decoder 5
And a latch circuit 566 to be provided to the control circuit 54. The normal row enable signal from latch circuit 566 may be applied to normal word line driver 556.

【0522】ロウ系制御回路550は、ロウアクセス活
性化信号RACTの活性化時、所定のシーケンスでロウ
アドレスラッチイネーブル信号RAL、ロウアドレスデ
コーダイネーブル信号RADE、およびワード線駆動タ
イミング信号RXTを生成する。ロウ系制御回路550
およびアドレス入力バッファ552が、複数の行ブロッ
クに共通に設けられる。
When row access activation signal RACT is activated, row-related control circuit 550 generates a row address latch enable signal RAL, a row address decoder enable signal RADE, and a word line drive timing signal RXT in a predetermined sequence. Row control circuit 550
And address input buffer 552 are provided commonly to a plurality of row blocks.

【0523】次に、この図101(A)の動作を、図1
01(B)に示す信号波形図を参照して説明する。
Next, the operation of FIG. 101A will be described with reference to FIG.
Description will be made with reference to a signal waveform diagram shown in FIG.

【0524】ロウアクセス活性化信号RACTがHレベ
ルの活性状態へ駆動されると、所定のシーケンスでロウ
アドレスラッチイネーブル信号RAL、ロウアドレスデ
コーダイネーブル信号RADEおよびワード線駆動タイ
ミング信号RXTが順次活性化される。このロウアクセ
ス活性化信号RACTの活性化前に、ワード線アドレス
信号Xおよびロウブロックアドレス信号RBAが与えら
れる。ロウブロックデコーダ558およびロウスペア判
定回路560が、ロウアクセス活性化信号RACTと非
同期で動作してデコード動作および判定動作を行なう。
すなわち、アドレス信号XおよびRBAのロウアクセス
活性化信号RACTに対するセットアップ期間を利用し
て、ロウスペア判定動作を行なう。このロウブロックデ
コーダ558からのブロック選択信号BSFに従って、
選択行ブロックにおいてスペア判定動作が行なわれる。
このスペア判定結果に従ってノーマルロウイネーブル信
号NREFおよびスペアロウイネーブル信号SREF
が、スペア判定結果を示す状態に設定される。したがっ
て、このロウスペア判定回路560からのノーマルロウ
イネーブル信号NREFおよびスペアロウイネーブル信
号SREFは、ロウアクセス活性化信号RACTの活性
化前に確定状態となる。
When row access activation signal RACT is driven to an active state of H level, row address latch enable signal RAL, row address decoder enable signal RADE and word line drive timing signal RXT are sequentially activated in a predetermined sequence. You. Before activation of row access activation signal RACT, word line address signal X and row block address signal RBA are applied. Row block decoder 558 and row spare determination circuit 560 operate in synchronization with row access activation signal RACT to perform a decoding operation and a determination operation.
That is, the row spare determination operation is performed using the setup period for the row access activation signal RACT of the address signal X and RBA. According to block select signal BSF from row block decoder 558,
A spare determination operation is performed in the selected row block.
According to the spare determination result, normal row enable signal NREF and spare row enable signal SREF
Is set to a state indicating a spare determination result. Therefore, normal row enable signal NREF and spare row enable signal SREF from row spare determination circuit 560 are settled before row access activation signal RACT is activated.

【0525】次いで、ロウアドレスデコーダイネーブル
信号RADEの活性化に従って、ラッチ回路566およ
び562が、それぞれ与えられた信号を取込みラッチす
る。したがって、ロウデコーダ554へは、ブロック選
択信号BSおよびノーマルロウイネーブル信号NREが
与えられ、ロウデコーダ554が、選択行ブロックにお
いてノーマルワード線が指定された場合にはデコード動
作を行ない、次いでノーマルワード線ドライバ556
が、ノーマルワード線NWLを選択状態へ駆動する。一
方、選択行ブロックにおいて不良ワード線がアドレス指
定された場合には、ロウデコーダ554はデコード動作
を行なわず、スタンバイ状態を維持し、ノーマルワード
線ドライバ556も応じて、スタンバイ状態を維持す
る。この不良ワード線がアドレス指定された場合には、
ロウスペア判定回路560からのスペアロウイネーブル
信号SREFが活性状態となり、ロウアドレスデコーダ
イネーブル信号RADEに従って、ラッチ回路562が
ラッチ状態となり、スペアワード線ドライバ564が、
ワード線駆動タイミング信号RXTに従ってスペアワー
ド線SWLを選択状態へ駆動する。
Then, according to activation of row address decoder enable signal RADE, latch circuits 566 and 562 fetch and latch the applied signals, respectively. Therefore, block select signal BS and normal row enable signal NRE are applied to row decoder 554, and row decoder 554 performs a decoding operation when a normal word line is designated in the selected row block, and then performs a normal word line operation. Driver 556
Drives normal word line NWL to the selected state. On the other hand, when a defective word line is addressed in the selected row block, row decoder 554 does not perform the decoding operation and maintains the standby state, and normal word line driver 556 also maintains the standby state. If this bad word line is addressed,
The spare row enable signal SREF from the row spare determination circuit 560 is activated, the latch circuit 562 is latched according to the row address decoder enable signal RADE, and the spare word line driver 564
Spare word line SWL is driven to a selected state according to word line drive timing signal RXT.

【0526】したがって、これらのスペア判定結果は、
ロウアクセス活性化信号RACTの活性化前にまたはロ
ウアドレスデコーダイネーブル信号RADEの活性化前
に遅くとも確定状態となっており、このアクティブ期間
内において、スペア判定に要する期間を短くすることが
でき、応じて、ノーマル/スペアロウデコーダにおいて
非動作状態に保持される回路の消費電流を、応じて低減
することができる(対応のゲートトンネル電流低減機構
を活性状態に駆動するため)。
Therefore, these spare judgment results are:
Before the activation of the row access activation signal RACT or the activation of the row address decoder enable signal RADE, the state is determined at the latest. During this active period, the period required for spare determination can be shortened. Thus, the current consumption of a circuit held in a non-operating state in a normal / spare row decoder can be reduced accordingly (to drive a corresponding gate tunnel current reducing mechanism to an active state).

【0527】このロウアクセス活性化信号RACTは、
標準DRAMの場合には、ロウアドレスストローブ信号
/RASに従って生成される。クロック信号に同期する
DRAMの場合には、アクティブコマンドが与えられ、
プリチャージコマンドが次いで与えられるまで活性状態
を維持する。
The row access activation signal RACT is
In the case of a standard DRAM, it is generated according to a row address strobe signal / RAS. In the case of a DRAM synchronized with a clock signal, an active command is given,
It remains active until the next precharge command is applied.

【0528】なお、クロック同期型DRAMの場合、ラ
ッチ回路566および562は、クロック信号CLKに
同期して、対応の信号を転送するように構成されてもよ
い。
In the case of a clock synchronous DRAM, latch circuits 566 and 562 may be configured to transfer a corresponding signal in synchronization with clock signal CLK.

【0529】また、ワード線アドレス信号Xをロウスペ
ア判定回路560およびロウデコーダ554へ与え、こ
のロウブロックデコーダ558からのブロック選択信号
BSFをクロック信号に同期して転送して、そのロウデ
コーダの活性化およびロウスペア判定回路560の出力
信号の転送を行なうように構成されてもよい。
Also, word line address signal X is applied to row spare determination circuit 560 and row decoder 554, and block select signal BSF from row block decoder 558 is transferred in synchronization with a clock signal to activate the row decoder. And the transfer of the output signal of row spare determination circuit 560 may be performed.

【0530】いずれにおいても、このアドレス信号のセ
ットアップ期間を利用して、ロウスペア判定を行なう。
In any case, row spare determination is performed using the setup period of the address signal.

【0531】なお、このロウブロックデコーダ558お
よびロウスペア判定回路560は、図101(A)に示
す構成においては、スタティック動作を行なうように示
す。しかしながら、これらのロウブロックデコーダ55
8およびロウスペア判定回路560は、一旦ロウアクセ
ス活性化信号RACTの非活性化に応答してリセットさ
れるように構成されてもよい。
In the structure shown in FIG. 101A, row block decoder 558 and row spare determination circuit 560 are shown to perform a static operation. However, these row block decoders 55
8 and the row spare determination circuit 560 may be configured to be reset once in response to the deactivation of the row access activation signal RACT.

【0532】また、図101(A)においては、スペア
ワード線SWLが1本の場合の構成を示す。しかしなが
ら、スペアワード線SWLがその行ブロックにおいて複
数個設けられる場合には、ロウスペア判定回路560に
おいては、スペアサブワード線それぞれに対応してスペ
ア判定回路が設けられ、各スペアワード線ドライバとス
ペア判定回路が1対1で対応づけられる。ノーマルロウ
イネーブル信号NREFは、この場合、複数のスペア判
定回路の出力信号のNORにより生成される。
FIG. 101A shows a structure in the case where the number of spare word lines SWL is one. However, when a plurality of spare word lines SWL are provided in the row block, a spare determination circuit is provided corresponding to each spare sub word line in row spare determination circuit 560, and each spare word line driver and spare determination circuit are provided. Are associated one-to-one. In this case, the normal row enable signal NREF is generated by NOR of the output signals of the plurality of spare determination circuits.

【0533】[変更例4]図102は、この発明の実施
の形態16の変更例4の構成を概略的に示す図である。
図102においては、コラム系回路を示す。
[Modification 4] FIG. 102 schematically shows a structure of a modification 4 of the sixteenth embodiment of the invention.
FIG. 102 shows a column circuit.

【0534】図102において、コラム系回路は、コラ
ムアクセス指示信号CACTの活性化に応答してコラム
アドレスラッチイネーブル信号CALおよびコラムアド
レスデコーダイネーブル信号CADEを所定のシーケン
スで生成するコラム系制御回路578と、コラムアドレ
スラッチイネーブル信号CALに応答してコラムアドレ
ス信号Yを取込みラッチするコラムアドレス入力バッフ
ァ570と、ロウアクセス活性化信号RACTの活性化
時活性化され、コラムアドレス信号Yを受けてコラムス
ペア判定を行なうコラムスペア判定回路572と、コラ
ムスペア判定回路572からのノーマルコラムイネーブ
ル信号NECをコラムアドレスデコーダイネーブル信号
CADEの活性化に応答してラッチし、かつコラムアド
レス入力バッファ570からのコラムアドレス信号をデ
コードするノーマルコラムデコーダ574と、コラムス
ペア判定回路572からのスペアコラムイネーブル信号
SCEをコラムアドレスデコーダイネーブル信号CAD
Eの活性化に応答してラッチし、スペアコラム選択信号
CSLを生成するスペアコラムデコーダ576を含む。
In FIG. 102, a column related circuit includes a column related control circuit 578 for generating a column address latch enable signal CAL and a column address decoder enable signal CADE in a predetermined sequence in response to activation of a column access instruction signal CACT. , Column address input buffer 570 which takes in and latches column address signal Y in response to column address latch enable signal CAL, and is activated when row access activating signal RACT is activated, and receives column address signal Y to determine column spare. And a normal column enable signal NEC from column spare determination circuit 572 are latched in response to activation of column address decoder enable signal CADE, and a column address input buffer is provided. A normal column decoder 574 decodes the column address signal from 70, the spare column enable signal SCE column address decoder enable signal CAD from column spare determining circuit 572
A spare column decoder 576 that latches in response to activation of E and generates spare column select signal CSL is included.

【0535】このスペアコラムデコーダ576は、単
に、スペアコラムイネーブル信号SCEに従って、スペ
アコラム選択線SCSLを選択状態へ駆動する。複数の
スペアコラム線が設けられている場合には、コラムスペ
ア判定回路572において、複数の不良列アドレスを記
憶するプログラム回路が複数個設けられており、これら
の複数のコラムプログラム回路が、複数のスペアコラム
選択線SCSLに対応する。
[0537] Spare column decoder 576 simply drives spare column select line SCSL to the selected state according to spare column enable signal SCE. If a plurality of spare column lines are provided, a plurality of program circuits for storing a plurality of defective column addresses are provided in column spare determination circuit 572, and the plurality of column program circuits are Corresponds to spare column select line SCSL.

【0536】これらのノーマルコラムデコーダ574お
よびスペアコラムデコーダ576は、コラムアドレスデ
コーダイネーブル信号CADEに従ってノーマルコラム
選択線NCSLまたはスペアコラム選択線SCSLを選
択状態へ駆動する。コラムスペア判定回路572は、図
103に示すように、コラムアクセス活性化信号CAC
Tと非同期でスペア判定動作を行なっている。したがっ
て、ノーマルコラムデコーダ574のデコード動作開始
時においては、コラムスペア判定回路572の判定動作
は完了しており、内部での列選択動作開始タイミングを
早くすることができ、またこれらのノーマルコラムデコ
ーダ574およびスペアコラムデコーダ576に対応し
て設けられるゲートトンネル電流低減機構の早いタイミ
ングで活性/非活性を制御することができる。アクティ
ブ期間にこのゲートトンネル低減機構の切り換えの動作
時間が入らないため、この切り換えに要する消費電流を
アクティブ期間から排除することが出来、アクティブ期
間の消費電流を低減することが出来る。
Normal column decoder 574 and spare column decoder 576 drive normal column select line NCSL or spare column select line SCSL to the selected state according to column address decoder enable signal CADE. As shown in FIG. 103, column spare determination circuit 572 outputs column access activation signal CAC.
The spare determination operation is performed asynchronously with T. Therefore, at the start of the decoding operation of normal column decoder 574, the determination operation of column spare determination circuit 572 has been completed, and the internal column selection operation start timing can be advanced. Activation / inactivation can be controlled at an early timing of a gate tunnel current reduction mechanism provided corresponding to spare column decoder 576. Since the operation time of the switching of the gate tunnel reduction mechanism is not included in the active period, the current consumption required for the switching can be excluded from the active period, and the current consumption in the active period can be reduced.

【0537】なお、図102に示す構成においても、コ
ラムアクセス指示(活性化)信号CACTは、コラムア
ドレスストローブ信号/CASに従って生成されてもよ
く、また、クロック同期型DRAMにおけるようにコラ
ムアクセスコマンドにより生成されてもよい。また、コ
ラムスペア判定回路572の判定結果は、クロック同期
型DRAMの場合、クロック信号CLKに同期して転送
されてもよい。
In the structure shown in FIG. 102, column access instruction (activation) signal CACT may be generated in accordance with column address strobe signal / CAS, or may be generated by a column access command as in a clock synchronous DRAM. May be generated. In the case of a clock synchronous DRAM, the result of determination by the column spare determination circuit 572 may be transferred in synchronization with the clock signal CLK.

【0538】なお、この図101(A)および図102
に示す構成においては、アクセス活性化信号RACTお
よびCACTに従って内部動作は行なわれ、ゲートトン
ネル電流低減機構の選択的活性化が行なわれる。しかし
ながら、この場合、ゲートトンネル電流低減機構の切換
は、これらのアクセス活性化信号RACTおよびCAC
Tと非同期で行なわれるように構成されてもよい。すな
わち、図101(A)においてロウブロックデコーダ5
58からのブロック選択信号BSFおよびロウスペア判
定回路560からのロウイネーブル信号SREFおよび
ノーマルロウイネーブル信号NREFを、対応のゲート
トンネル電流低減機構へ与えるように構成されてもよ
い。
Note that FIG. 101 (A) and FIG.
In the structure shown in, internal operation is performed in accordance with access activation signals RACT and CACT, and the gate tunnel current reducing mechanism is selectively activated. However, in this case, switching of the gate tunnel current reduction mechanism is performed by these access activation signals RACT and CAC.
It may be configured to be performed asynchronously with T. That is, the row block decoder 5 shown in FIG.
The configuration may be such that the block selection signal BSF from the block 58 and the row enable signal SREF and the normal row enable signal NREF from the row spare determination circuit 560 are supplied to the corresponding gate tunnel current reduction mechanism.

【0539】また、図100に示す構成においては、ロ
ウブロック内にノーマルロウブロックおよびスペアコラ
ムブロックが配置されている。しかしながら、複数のノ
ーマルロウブロックに共通に、1つのスペアロウブロッ
クが設けられてもよい。この場合、センスアンプもノー
マルセンスアンプとスペアセンスアンプとで別々に活性
/非活性およびゲートトンネル電流の制御が行なわれ
る。
In the structure shown in FIG. 100, a normal row block and a spare column block are arranged in a row block. However, one spare row block may be provided commonly to a plurality of normal row blocks. In this case, the active / inactive and gate tunnel current of the sense amplifier are separately controlled by the normal sense amplifier and the spare sense amplifier.

【0540】以上のように、この発明の実施の形態16
に従えば、ノーマル/スペアメモリセル冗長構成におい
ては、非選択状態となるアクセスパスに対してはゲート
トンネル電流低減機構を活性状態に保持しており、この
半導体記憶装置のアクティブ期間中におけるゲートトン
ネル電流によるリーク電流を低減でき、応じて消費電流
を低減することができる。
As described above, the sixteenth embodiment of the present invention is described.
According to the normal / spare memory cell redundant configuration, the gate tunnel current reducing mechanism is kept active for the access path which is in the non-selected state, and the gate tunnel during the active period of the semiconductor memory device is maintained. Leakage current due to current can be reduced, and accordingly, current consumption can be reduced.

【0541】[0541]

【発明の効果】以上のようにこの発明に従えば、ITR
トランジスタまたはゲートトンネル障壁を大きくできる
MISトランジスタをゲートトンネルリーク電流が問題
となる部分に使用しており、効率的にゲートトンネルリ
ーク電流を抑制して、消費電流を低減することができ
る。
As described above, according to the present invention, the ITR
Since a transistor or a MIS transistor capable of increasing a gate tunnel barrier is used in a portion where a gate tunnel leak current is a problem, the gate tunnel leak current can be efficiently suppressed, and current consumption can be reduced.

【0542】すなわち、論理ゲートの電源側に、ITR
トランジスタを設け、このITRトランジスタを動作モ
ードに応じて選択的に導通状態に設定しており、スタン
バイ状態時における論理ゲートのゲートトンネル電流を
効果的に抑制することができる。
That is, the ITR is provided on the power supply side of the logic gate.
A transistor is provided, and the ITR transistor is selectively set to a conductive state according to an operation mode, so that a gate tunnel current of a logic gate in a standby state can be effectively suppressed.

【0543】この論理ゲートのMISトランジスタを、
膜厚3nm以下のシリコン酸化膜とゲートトンネル障壁
が等価である絶縁膜膜厚を有するように構成しており、
指数関数的に増加するゲートトンネル電流を、ITRト
ランジスタにより効率的に抑制することができる。
The MIS transistor of this logic gate is
A silicon oxide film having a thickness of 3 nm or less and an insulating film having a thickness equivalent to that of the gate tunnel barrier;
An exponentially increasing gate tunnel current can be efficiently suppressed by the ITR transistor.

【0544】また、論理ゲートのMISトランジスタの
ゲート絶縁膜膜厚は3nmの場合には、微細化されたM
ISトランジスタを構成要素として使用する場合におい
て問題となるゲートトンネル電流を、ITRトランジス
タにより効率的に抑制し、最小設計寸法で論理回路を作
製しても、低消費電力が要求されるスタンバイ状態時に
おけるゲートトンネルリーク電流を抑制することができ
る。
In the case where the thickness of the gate insulating film of the MIS transistor of the logic gate is 3 nm, the reduced M
Gate tunnel current, which is a problem when an IS transistor is used as a component, is efficiently suppressed by an ITR transistor. Even if a logic circuit is manufactured with a minimum design size, a low power consumption is required in a standby state. Gate tunnel leak current can be suppressed.

【0545】また、スタンバイ状態時オン状態となるM
ISトランジスタに、ゲートトンネル障壁の大きなMI
Sトランジスタを用い、このMISトランジスタと直列
にゲートトンネル障壁の小さなMISトランジスタを接
続し、このゲートトンネル障壁の小さなMISトランジ
スタをスタンバイ状態時オフ状態とすることにより、ス
タンバイ状態時におけるゲートトンネル電流を低減で
き、またアクティブサイクル時高速で動作させることが
できる。
[0545] Also, M which is turned on in the standby state
An IS transistor has an MI with a large gate tunnel barrier.
By using an S transistor, an MIS transistor with a small gate tunnel barrier is connected in series with the MIS transistor, and the MIS transistor with a small gate tunnel barrier is turned off in the standby state, thereby reducing the gate tunnel current in the standby state. And can be operated at high speed during an active cycle.

【0546】また、このゲートトンネル障壁の大小を、
ゲート絶縁膜膜厚で調整することにより、容易に必要な
ゲートトンネル障壁を有するMISトランジスタを形成
することができる。
The size of the gate tunnel barrier is
By adjusting the thickness of the gate insulating film, an MIS transistor having a necessary gate tunnel barrier can be easily formed.

【0547】ゲートトンネル障壁の異なるMISトラン
ジスタの組を縦続接続し、それぞれの組においてスタン
バイ状態時にオン状態となるMISトランジスタのゲー
トトンネル障壁を大きくすることにより、CMOSイン
バータ回路が縦続接続された構成においても、確実にス
タンバイ状態時にゲートトンネル電流を抑制することが
できる。
In a configuration in which CMOS inverter circuits are cascaded by cascading sets of MIS transistors having different gate tunnel barriers and increasing the gate tunnel barrier of the MIS transistors that are turned on in the standby state in each group. In addition, the gate tunnel current can be surely suppressed in the standby state.

【0548】また、スタンバイ状態時の入力信号の論理
レベルが予め定められている装置において、第1および
第2のMISトランジスタを直列接続し、スタンバイ状
態時これら第1および第2のMISトランジスタのゲー
トトンネル電流をアクティブサイクル時よりも低減する
ことにより、低消費電力が要求されるスタンバイ状態時
の消費電流を確実に抑制することができる。
In a device in which the logic level of an input signal in the standby state is predetermined, the first and second MIS transistors are connected in series, and the gates of the first and second MIS transistors are connected in the standby state. By reducing the tunnel current from that in the active cycle, it is possible to reliably suppress the current consumption in the standby state where low power consumption is required.

【0549】この制御回路を、第1および第2のMIS
トランジスタのバックゲートバイアスをスタンバイ状態
時に深くする回路で構成することにより、容易に、ゲー
トトンネル電流を抑制することができる。
This control circuit is connected to the first and second MIS
With a circuit in which the back gate bias of the transistor is increased in the standby state, the gate tunnel current can be easily suppressed.

【0550】また、これに代えて、制御回路を、第1お
よび第2のMISトランジスタの接続する電源ノードの
電圧極性をスタンバイサイクル時とアクティブサイクル
時とで切換える回路で構成することにより、容易にMI
Sトランジスタのゲート−ソース間を深い逆バイアス状
態とすることができ、応じてゲートトンネル電流を効果
的に抑制することができる。
Alternatively, the control circuit can be easily constituted by a circuit for switching the voltage polarity of the power supply node connected to the first and second MIS transistors between a standby cycle and an active cycle. MI
A deep reverse bias state can be provided between the gate and the source of the S transistor, and the gate tunnel current can be effectively suppressed accordingly.

【0551】また、これらの制御回路の動作により、M
ISトランジスタのしきい値電圧の絶対値を実効的に大
きくすることができ、オフリーク電流をも抑制すること
ができる。
The operation of these control circuits allows M
The absolute value of the threshold voltage of the IS transistor can be effectively increased, and the off-leak current can be suppressed.

【0552】また、MISトランジスタのゲート絶縁膜
膜厚が3nmのシリコン酸化膜と同等のゲートトンネル
障壁を有するゲート絶縁膜の場合、確実に、微細化トラ
ンジスタを用いてもゲートトンネル電流を抑制すること
ができる。
In the case where the gate insulating film of the MIS transistor has a gate tunnel barrier equivalent to that of a silicon oxide film having a thickness of 3 nm, the gate tunnel current can be surely suppressed even when a miniaturized transistor is used. Can be.

【0553】また制御回路として、この第1および第2
のMISトランジスタの接続する電源ノードの電圧をア
クティブサイクルおよびスタンバイサイクル時で切換え
ることにより、容易に、トンネル電流およびオフリーク
電流を抑制することができ、応じてスタンバイ状態時の
消費電力を低減することができる。
The first and second control circuits are
By switching the voltage of the power supply node connected to the MIS transistor between the active cycle and the standby cycle, the tunnel current and the off-leak current can be easily suppressed, and accordingly, the power consumption in the standby state can be reduced. it can.

【0554】また、主電源線および副電源線の階層構造
とし、スタンバイ状態時この主電源線および副電源線を
アクティブサイクルおよびスタンバイサイクルの動作サ
イクルに応じて選択的に導通するスイッチングトランジ
スタを介して接続するとともに、スタンバイ状態時オフ
状態となる小さなゲートトンネル障壁のMISトランジ
スタをサブ電源線に接続することにより、スタンバイ状
態時におけるゲートトンネル電流およびオフリーク電流
を、確実に抑制することができる。また、このスタンバ
イ状態時にオン状態となるMISトランジスタをゲート
トンネル障壁の大きなMISトランジスタとし、主電源
ノードに接続することにより、アクティブサイクル移行
時における、出力信号の不確定状態が生じるのを防止す
ることができる。
Further, the main power supply line and the sub power supply line have a hierarchical structure, and the main power supply line and the sub power supply line are selectively turned on in the standby state according to the operation cycle of the active cycle and the standby cycle. By connecting the MIS transistor having a small gate tunnel barrier, which is turned off in the standby state, to the sub power supply line, the gate tunnel current and the off-leak current in the standby state can be reliably suppressed. The MIS transistor which is turned on in the standby state is a MIS transistor having a large gate tunnel barrier, and is connected to the main power supply node, thereby preventing the output signal from becoming uncertain during the transition to the active cycle. Can be.

【0555】また、主電源線および副電源線の間のスイ
ッチングトランジスタのしきい値電圧の絶対値を大きく
してスタンバイ状態時オフ状態とすることにより、効果
的に、スイッチングトランジスタにおけるゲートトンネ
ル電流がスタンバイ状態時生じるのを防止でき、また、
副電源線と主電源線とをスタンバイ状態時切り離すこと
により、確実に、論理回路部のMISトランジスタのゲ
ートトンネルリーク電流を抑制することができる。
Also, by increasing the absolute value of the threshold voltage of the switching transistor between the main power supply line and the sub-power supply line and turning off the transistor in the standby state, the gate tunnel current in the switching transistor can be effectively reduced. It can be prevented from occurring during the standby state,
By separating the sub power supply line and the main power supply line in the standby state, it is possible to reliably suppress the gate tunnel leak current of the MIS transistor in the logic circuit portion.

【0556】また、論理回路の第1のMISトランジス
タのゲート絶縁膜膜厚を3nm以上とし、第2のMIS
トランジスタのゲート絶縁膜膜厚を3nmよりも薄くす
ることにより、最小寸法のMISトランジスタを用いて
論理回路部を構成することができ、また、この場合にお
いても、ゲートトンネルリーク電流を確実に抑制するこ
とができる。
Further, the thickness of the gate insulating film of the first MIS transistor of the logic circuit is set to 3 nm or more,
By making the thickness of the gate insulating film of the transistor smaller than 3 nm, the logic circuit portion can be formed using the MIS transistor having the minimum size. In this case, the gate tunnel leak current is surely suppressed. be able to.

【0557】また、このスイッチングトランジスタバッ
クゲート電位を論理回路のMISトランジスタとバック
ゲート電位とを異なせることにより、同一ゲート絶縁膜
膜厚のMISトランジスタを論理回路およびスイッチン
グトランジスタに利用しても、このスイッチングトラン
ジスタのゲートトンネルリーク電流を確実に抑制するこ
とができる。
Also, by making the back gate potential of the switching transistor different from the MIS transistor of the logic circuit and the back gate potential, the MIS transistor having the same gate insulating film thickness can be used for the logic circuit and the switching transistor. Gate tunnel leakage current of the switching transistor can be reliably suppressed.

【0558】また、主電源線および副電源線を選択的に
接続するスイッチングトランジスタと、これらの主およ
び副電源線の電圧を使用するCMOS回路のレプリカ回
路を用いて、この副電源線の電圧を調整することによ
り、高速で、副電源線の電圧レベルを平衡電圧レベルへ
駆動することができ、スタンバイ状態移行時、早いタイ
ミングで、副電源線電圧を安定化させることができ、ス
タンバイ状態の時間の長短にかかわらず、スタンバイサ
イクルからアクティブサイクル移行時における電源電圧
のばらつきを防止することができ、スタンバイサイクル
からアクティブサイクル移行時、高速で内部回路動作を
開始することができる。
Further, by using a switching transistor for selectively connecting the main power supply line and the sub power supply line and a replica circuit of a CMOS circuit using the voltages of the main and sub power supply lines, the voltage of the sub power supply line is reduced. By adjusting, the voltage level of the sub power supply line can be driven to the balanced voltage level at high speed, the sub power supply line voltage can be stabilized at an early timing at the time of transition to the standby state, and the time of the standby state can be maintained. Irrespective of the length, the power supply voltage can be prevented from fluctuating when shifting from the standby cycle to the active cycle, and the internal circuit operation can be started at high speed when shifting from the standby cycle to the active cycle.

【0559】また、この副電源線へ、レプリカ回路の出
力を、増幅回路を用いて転送しており、高速で副電源線
をレプリカ回路の電圧レベルに応じて平衡電圧へ駆動す
ることができる。
Also, the output of the replica circuit is transferred to the sub-power supply line using an amplifier circuit, and the sub-power supply line can be driven to a balanced voltage at high speed in accordance with the voltage level of the replica circuit.

【0560】また、第1および第2の主副電源線それぞ
れに対して設けられる第1および第2のスイッチングト
ランジスタと、これらの第1および第2の副電源線を使
用する第1および第2のゲート回路を有する構成におい
て、第1のゲート回路とトランジスタサイズと第1のス
イッチングトランジスタのサイズ比を、第2のゲート回
路のトランジスタサイズと第2のスイッチングトランジ
スタのサイズ比とを等しくすることにより、これら第1
および第2の副電源線のスタンバイ状態時における平衡
電圧を互いに等しくすることができ、これらの第1およ
び第2のゲート回路のアクティブサイクル時に動作開始
タイミングを等しくすることができ、正確な内部動作を
保証することができる。
Also, first and second switching transistors provided for the first and second main and sub power supply lines, respectively, and first and second switching transistors using these first and second sub power supply lines are provided. The gate ratio of the first gate circuit, the transistor size and the size of the first switching transistor, and the transistor size of the second gate circuit and the size ratio of the second switching transistor are equalized. , These first
And the second sub-power supply lines can have the same balanced voltage in the standby state, and the operation start timing can be made equal during the active cycle of the first and second gate circuits. Can be guaranteed.

【0561】これら第1および第2のゲート回路を、各
々を、互いにゲート絶縁膜膜厚の異なる単位ゲート回路
でそれぞれ構成することにより、確実に、スタンバイ状
態時におけるこれらの第1および第2のゲート回路のゲ
ートトンネル電流を抑制することができる。
By forming each of the first and second gate circuits as a unit gate circuit having a different gate insulating film thickness, it is ensured that these first and second gate circuits are in the standby state. The gate tunnel current of the gate circuit can be suppressed.

【0562】また、これらの第1および第2のゲート回
路とそれぞれ縦続接続される第3および第4のゲート回
路を設け、第3および第4の副電源線にそれぞれこれら
の第3および第4のゲート回路を接続する場合、第3お
よび第4の副電源線に接続される第3および第4のスイ
ッチングトランジスタを、これら第3のゲート回路およ
び第3のスイッチングトランジスタのサイズ比と第4の
スイッチングトランジスタと第4のゲート回路のトラン
ジスタのサイズ比を等しくすることにより、電源線のス
タンバイ状態時における平衡電圧を等しくすることがで
き、電源電圧および接地電圧両者に対して階層電源構成
が利用される場合においても、スタンバイ状態時におけ
る副接地線の平衡電圧を互いに等しくすることができ、
アクティブサイクル移行時早いタイミングで内部回路動
作を開始することができる。
Further, third and fourth gate circuits cascade-connected to these first and second gate circuits, respectively, are provided, and the third and fourth sub-power supply lines are respectively connected to the third and fourth gate circuits. The third and fourth switching transistors connected to the third and fourth sub-power supply lines, the size ratio of the third gate circuit and the third switching transistor and the fourth By making the size ratio of the switching transistor and the transistor of the fourth gate circuit equal, the equilibrium voltage in the standby state of the power supply line can be made equal, and a hierarchical power supply configuration is used for both the power supply voltage and the ground voltage. In this case, the equilibrium voltages of the sub-ground lines in the standby state can be made equal to each other,
The internal circuit operation can be started at an early timing at the transition to the active cycle.

【0563】また、第3および第4のゲート回路をそれ
ぞれゲート絶縁膜膜厚の異なるMISトランジスタで構
成することにより、スタンバイ状態時におけるゲートト
ンネルリーク電流を確実に抑制することができる。
Further, by forming the third and fourth gate circuits with MIS transistors having different gate insulating film thicknesses, it is possible to reliably suppress the gate tunnel leak current in the standby state.

【0564】また、スイッチングトランジスタおよびゲ
ート回路のレプリカ回路を設けることにより、確実に各
副電源線の電圧を平衡電圧へ駆動することができ、複数
のゲート回路のアクティブサイクル遷移時における動作
開始タイミングを早くすることができる。
[0564] Further, by providing the switching circuit and the replica circuit of the gate circuit, the voltage of each sub-power supply line can be reliably driven to the balanced voltage, and the operation start timing at the time of the active cycle transition of the plurality of gate circuits can be set. Can be faster.

【0565】また、副電源線をスタンバイ状態時相互接
続することにより、確実に、各副電源線の平衡電圧を互
いに等しくすることができる。
Further, by connecting the sub-power supply lines in the standby state, the balanced voltages of the sub-power supply lines can be surely made equal to each other.

【0566】また、第3および第4のゲート回路に対し
ても第3および第4のスイッチングトランジスタとのレ
プリカ回路を設けることにより、第3および第4の電源
線を高速で平衡電圧へ駆動することができる。
Also, by providing a replica circuit with the third and fourth switching transistors for the third and fourth gate circuits, the third and fourth power supply lines are driven to a balanced voltage at high speed. be able to.

【0567】また、このレプリカ回路の出力電圧を、こ
の差動増幅器を用いて副電源線へ伝達することにより、
正確に各副電源線の電圧をレプリカ回路の出力電圧レベ
ルに駆動することができる。
By transmitting the output voltage of the replica circuit to the sub power supply line using the differential amplifier,
The voltage of each sub-power supply line can be accurately driven to the output voltage level of the replica circuit.

【0568】これらのレプリカ回路および副電源線結合
を、第3および第4の副電源線に対して設けることによ
り、確実にこれらの第3および第4の副電源線の電圧を
高速で同一の平衡電圧レベルへ駆動することができる。
By providing the replica circuit and the sub power supply line coupling to the third and fourth sub power supply lines, the voltages of these third and fourth sub power supply lines can be reliably increased at the same speed. It can be driven to a balanced voltage level.

【0569】このゲート絶縁膜膜厚の異なるSOI構造
のMISトランジスタを使用し、スタンバイ状態時この
SOI構造のMISトランジスタのボディ領域へ与えら
れるバイアスを深くすることにより、容易に、ゲートト
ンネル電流を抑制でき、またオフリーク電流の抑制する
ことができる。
The gate tunnel current can be easily suppressed by using MIS transistors having SOI structures having different gate insulating film thicknesses and increasing the bias applied to the body region of the MIS transistor having the SOI structure in the standby state. And an off-leak current can be suppressed.

【0570】また、このボディ領域へ与えられるバイア
ス電圧を、これらのSOI構造のMISトランジスタが
オフ状態となる程度まで深くすることにより、確実に、
ゲートトンネル電流を抑制することができる。
[0570] By increasing the bias voltage applied to the body region to such an extent that the MIS transistor having the SOI structure is turned off, it is ensured that
Gate tunnel current can be suppressed.

【0571】また、SOI構造のMISトランジスタを
含むゲート回路を複数個縦列接続する場合においても、
これらのMISトランジスタのボディ領域の電圧を共通
に制御することにより、容易に、スタンバイ状態時にお
けるゲートトンネル電流を抑制することができる。
Further, even when a plurality of gate circuits including MIS transistors having an SOI structure are connected in tandem,
By commonly controlling the voltages of the body regions of these MIS transistors, the gate tunnel current in the standby state can be easily suppressed.

【0572】また、スタンバイ状態時オン状態となるM
ISトランジスタに、埋込チャネル型MISトランジス
タを使用することにより、トンネル障壁を大きくするこ
とができ、応じてゲートトンネル電流を抑制することが
できる。
Also, M which is turned on in the standby state
By using a buried channel MIS transistor as the IS transistor, the tunnel barrier can be increased, and the gate tunnel current can be suppressed accordingly.

【0573】また、これらのMISトランジスタのゲー
ト絶縁膜膜厚を等しくしても、埋込チャネル型MISト
ランジスタは等価的にゲート絶縁膜膜厚が厚くなった構
成となり、複雑な製造工程を追加することなく容易にゲ
ートトンネル電流を抑制することができる。
Even if the gate insulating film thicknesses of these MIS transistors are made equal, the buried channel type MIS transistor has a structure in which the gate insulating film thickness is equivalently increased, and a complicated manufacturing process is added. It is possible to easily suppress the gate tunnel current without using.

【0574】また、この電源線を階層電源構成とするこ
とにより、より正確にかつ確実に、ゲートトンネル電流
リークを抑制することができる。
Further, by forming this power supply line into a hierarchical power supply structure, it is possible to more accurately and reliably suppress gate tunnel current leakage.

【0575】また、階層電源構成の主副電源線を接続す
るスイッチングトランジスタに埋込チャネル型MISト
ランジスタを使用することにより、ゲートトンネル電流
を確実に抑制することができる。
Further, by using a buried channel type MIS transistor as the switching transistor connecting the main and sub power supply lines of the hierarchical power supply structure, the gate tunnel current can be surely suppressed.

【0576】また、スタンバイ状態時オン状態となるM
ISトランジスタに、ゲート空乏型MISトランジスタ
を使用することにより、容易にトンネルリーク電流を抑
制することができる。
[0576] Also, M which is turned on in the standby state
By using a gate depletion type MIS transistor as the IS transistor, a tunnel leak current can be easily suppressed.

【0577】また、通常のMISトランジスタおよびゲ
ート空乏型MISトランジスタのゲート絶縁膜膜厚を同
じとしても、確実に、スタンバイ状態時に、このゲート
空乏型MISトランジスタにおけるトンネルリーク電流
を抑制することができる。
Further, even if the thickness of the gate insulating film of the normal MIS transistor and that of the gate depletion MIS transistor are the same, it is possible to surely suppress the tunnel leak current in the gate depletion MIS transistor in the standby state.

【0578】また、ゲート絶縁膜膜厚を同じとすること
により、このゲート回路部における段差が生じるのを抑
制することができ、正確なパターニングが実現される。
Further, by making the thickness of the gate insulating film the same, the occurrence of a step in the gate circuit portion can be suppressed, and accurate patterning can be realized.

【0579】また、ゲート空乏型MISトランジスタを
主および副の電源線にする階層電源構成に接続すること
により確実に、ゲートトンネル電流を抑制することがで
きる。
Further, by connecting the gate depletion type MIS transistor to a hierarchical power supply structure in which the main and sub power supply lines are used, the gate tunnel current can be surely suppressed.

【0580】また、主副電源線を接続するスイッチング
トランジスタにゲート空乏型MISトランジスタを使用
することにより、確実かつ容易に、このスイッチングト
ランジスタにおけるゲートトンネル電流を抑制すること
ができる。
Also, by using a gate depletion type MIS transistor as the switching transistor connecting the main and sub power supply lines, it is possible to reliably and easily suppress the gate tunnel current in this switching transistor.

【0581】また、ラッチ回路に、ゲートトンネル障壁
の大きなMISトランジスタを使用することにより、ス
タンバイ状態時のラッチ信号の論理レベルが予め判別で
きない場合においても、確実にスタンバイ状態時におけ
るラッチ回路のゲートトンネル電流を抑制することがで
きる。また、このゲート回路のMISトランジスタのゲ
ート絶縁膜膜厚を、膜厚3nmのシリコン酸化膜の与え
るトンネル障壁と同程度以下トンネル障壁を与える膜厚
とすることにより、ゲート回路が高速動作して、ラッチ
回路の信号を処理することができる。また、このスタン
バイ状態時ゲート回路に対する印加電圧を遮断すること
により、スタンバイ状態時におけるゲート回路における
ゲートトンネル電流を抑制することができる。
Also, by using an MIS transistor having a large gate tunnel barrier for the latch circuit, even if the logic level of the latch signal in the standby state cannot be determined in advance, the gate tunnel of the latch circuit in the standby state can be surely ensured. The current can be suppressed. The gate circuit operates at high speed by setting the thickness of the gate insulating film of the MIS transistor of the gate circuit to a value equal to or less than the tunnel barrier provided by the silicon oxide film having a thickness of 3 nm. The signal of the latch circuit can be processed. Further, by blocking the voltage applied to the gate circuit in the standby state, the gate tunnel current in the gate circuit in the standby state can be suppressed.

【0582】また、ゲートトンネル障壁の小さなMIS
トランジスタで構成される第1のラッチ回路と、ゲート
トンネル障壁の大きなMISトランジスタで構成される
第2のラッチ回路とを設け、これらの第1および第2の
ラッチ回路において動作サイクルに応じて信号を転送す
ることにより、スタンバイ状態時第2のラッチ回路で信
号を保持することにより、ゲートトンネル電流を抑制し
つつ正確な信号の保持が可能となる。また第1のラッチ
回路をスタンバイ状態時電源を遮断するなどの処置を行
なうことにより、スタンバイ状態時の消費電流を低減す
ることができる。
Also, the MIS having a small gate tunnel barrier is used.
A first latch circuit composed of a transistor and a second latch circuit composed of an MIS transistor having a large gate tunnel barrier, and a signal is supplied to the first and second latch circuits in accordance with an operation cycle. By transferring, by holding the signal in the second latch circuit in the standby state, it is possible to hold the signal accurately while suppressing the gate tunnel current. Further, by taking measures such as shutting off the power supply of the first latch circuit in the standby state, current consumption in the standby state can be reduced.

【0583】アクティブサイクルの間、常時、第1のラ
ッチ回路から第2のラッチ回路へ信号を転送することに
より、アクティブサイクルからスタンバイサイクル移行
時において新たに信号転送の期間を設ける必要がなく、
高速動作性を損なうことなく、第1のラッチ回路から第
2のラッチ回路へ信号を転送することができる。
[0583] During the active cycle, a signal is always transferred from the first latch circuit to the second latch circuit, so that it is not necessary to provide a new signal transfer period when shifting from the active cycle to the standby cycle.
A signal can be transferred from the first latch circuit to the second latch circuit without impairing high-speed operation.

【0584】また、第1のラッチ回路に関する信号処理
が実行されるサイクルのみ転送回路を活性化することに
より、正確に、第2のラッチ回路へ転送することができ
る。
Also, by activating the transfer circuit only in the cycle in which the signal processing relating to the first latch circuit is executed, it is possible to transfer the data to the second latch circuit accurately.

【0585】また、パイプラインステージ(同期設計ス
テージ)に第1のラッチ回路が結合される場合、この第
1のラッチ回路に対して動作が行なわれたサイクルの次
のサイクルで、第1のラッチ回路から第2のラッチ回路
へ信号を転送することにより、容易にこの信号転送タイ
ミングのマージンを考慮することなく、またパイプライ
ンステージの高速動作に悪影響を及ぼすことなく第1の
ラッチ回路から第2のラッチ回路へ信号を転送すること
ができる。
In the case where the first latch circuit is connected to the pipeline stage (synchronous design stage), the first latch circuit is operated in the cycle following the cycle in which the operation is performed on the first latch circuit. The signal is transferred from the first latch circuit to the second latch circuit without easily considering the margin of the signal transfer timing and without adversely affecting the high-speed operation of the pipeline stage. Signal can be transferred to the latch circuit of FIG.

【0586】プリチャージノードを所定電圧にプリチャ
ージするMISトランジスタを、ゲートトンネル障壁の
大きなMISトランジスタを使用することにより、プリ
チャージ状態時におけるこのプリチャージ用MISトラ
ンジスタのゲートトンネル電流を抑制することができ
る。
By using a MIS transistor having a large gate tunnel barrier as the MIS transistor for precharging the precharge node to a predetermined voltage, it is possible to suppress the gate tunnel current of the MIS transistor for precharge in the precharge state. it can.

【0587】また、このプリチャージノードに別に、小
さなゲートトンネル障壁を有するMISトランジスタに
より、ワンショットでプリチャージノードをプリチャー
ジすることにより、高速で、プリチャージノードの電圧
を所定のプリチャージ電圧レベルに駆動することができ
る。
In addition, the precharge node is precharged in one shot by an MIS transistor having a small gate tunnel barrier separately from the precharge node, so that the voltage of the precharge node can be quickly increased to a predetermined precharge voltage level. Can be driven.

【0588】なお、このプリチャージ用のMISトラン
ジスタをスリープモード時活性化させ通常動作モード時
にはオフ状態とし、通常動作モード時には、ゲートトン
ネル障壁の小さなMISトランジスタでプリチャージノ
ードをプリチャージすることにより、通常動作モード時
において高速でプリチャージノードを所定電圧レベルに
プリチャージすることができる。またスリープモード時
においては、ゲートトンネル障壁の小さなプリチャージ
用MISトランジスタはオフ状態となるため、ゲートト
ンネル電流のスリープモード時を抑制することができ、
応じて消費電流を低減できる。
The precharge MIS transistor is activated in the sleep mode and turned off in the normal operation mode. In the normal operation mode, the precharge node is precharged by the MIS transistor having a small gate tunnel barrier. In the normal operation mode, the precharge node can be precharged to a predetermined voltage level at high speed. In the sleep mode, the precharge MIS transistor having a small gate tunnel barrier is turned off, so that the gate tunnel current in the sleep mode can be suppressed.
Accordingly, current consumption can be reduced.

【0589】また、アクティブサイクル移行時、ワンシ
ョットの形で、ゲートトンネル障壁の小さなプリチャー
ジ用MISトランジスタを使用することにより、プリチ
ャージ用MISトランジスタをゲートトンネル電流が流
れる期間を短くでき、応じて消費電流を低減できる。
Also, at the time of transition to the active cycle, by using a precharge MIS transistor having a small gate tunnel barrier in a one-shot form, the period during which the gate tunnel current flows through the precharge MIS transistor can be shortened. Current consumption can be reduced.

【0590】また、スタンバイ期間の間このプリチャー
ジノードをプリチャージ電圧と異なる電圧レベルに保持
するゲートトンネル障壁の大きなMISトランジスタを
設けることにより、確実にスタンバイ期間中このプリチ
ャージノードがフローティング状態とされるのを防止す
ることができる。
By providing an MIS transistor having a large gate tunnel barrier for holding the precharge node at a voltage level different from the precharge voltage during the standby period, the precharge node is reliably brought into a floating state during the standby period. Can be prevented.

【0591】ゲートトンネル障壁の小さなMISトラン
ジスタを用いてプリチャージノードをプリチャージする
構成において、スリープモード時このプリチャージ用M
ISトランジスタをオフ状態とすることにより、プリチ
ャージ用MISトランジスタを流れるゲートトンネル電
流を抑制でき、消費電流を低減することができる。
In a configuration in which a precharge node is precharged by using a MIS transistor having a small gate tunnel barrier, the precharge M
By turning off the IS transistor, gate tunnel current flowing through the precharge MIS transistor can be suppressed, and current consumption can be reduced.

【0592】また、リフレッシュ動作の必要なメモリに
おいて、リフレッシュのみに関連する回路をゲートトン
ネル障壁の大きなMISトランジスタで構成することに
より、リフレッシュモード時の消費電流を低減すること
ができる。
In a memory requiring a refresh operation, a circuit relating only to refresh is constituted by an MIS transistor having a large gate tunnel barrier, so that current consumption in the refresh mode can be reduced.

【0593】また、リフレッシュ動作時、行選択動作を
行なうリフレッシュ系行回路と通常動作モード時にアド
レス指定されたメモリセルの行を選択する行系回路を別
々に設け、このリフレッシュ系行回路をトンネル障壁の
大きなMISトランジスタで形成することにより、リフ
レッシュモード時の消費電流を大幅に低減することがで
きる。また、半導体記憶装置においては、その大部分は
メモリセルアレイがその面積を占めており、リフレッシ
ュ系行回路および行系回路を二重に設けても大きなエリ
アペナルティは生じない。
In the refresh operation, a refresh-related row circuit for performing a row selecting operation and a row-related circuit for selecting a row of the memory cell addressed in the normal operation mode are separately provided. By using MIS transistors having a large size, current consumption in the refresh mode can be significantly reduced. In a semiconductor memory device, a memory cell array occupies most of the area, and a large area penalty does not occur even if a refresh-related row circuit and a row-related circuit are provided in duplicate.

【0594】またリフレッシュモード時のスタンバイ期
間中、リフレッシュ系回路のMISトランジスタのゲー
トトンネル電流抑制機構を活性化することにより、この
リフレッシュモード時の平均直流電流を低減することが
できる。
By activating the gate tunnel current suppressing mechanism of the MIS transistor of the refresh circuit during the standby period in the refresh mode, the average DC current in the refresh mode can be reduced.

【0595】また、ゲートトンネル電流抑制機構を、リ
フレッシュスタンバイサイクル時オフ状態となるゲート
トンネル障壁の大きな電源MISトランジスタで構成す
ることにより、容易に、このリフレッシュ系回路のリフ
レッシュスタンバイ時の消費電流を低減することができ
る。
Further, by configuring the gate tunnel current suppressing mechanism with a power supply MIS transistor having a large gate tunnel barrier which is turned off in the refresh standby cycle, the current consumption of the refresh circuit in the refresh standby can be easily reduced. can do.

【0596】また、リフレッシュモード時、列選択に関
連する回路のゲートトンネル電流抑制機構を活性化する
ことにより、このリフレッシュモード時の消費電流を低
減することができる。
In the refresh mode, the current consumption in the refresh mode can be reduced by activating the gate tunnel current suppressing mechanism of the circuit related to the column selection.

【0597】また、このゲートトンネル電流抑制機構
を、リフレッシュモード時オフ状態となるゲートトンネ
ル障壁の大きな電源MISトランジスタで構成すること
により、容易に、リフレッシュモード時列系回路へ電源
電圧供給を遮断して、消費電流を低減することができ
る。
Further, since this gate tunnel current suppressing mechanism is constituted by a power supply MIS transistor having a large gate tunnel barrier which is turned off in the refresh mode, the supply of the power supply voltage to the column circuits in the refresh mode can be easily cut off. Thus, current consumption can be reduced.

【0598】またロジック回路が混載される場合、この
リフレッシュモード時にロジック回路への電源電圧の供
給を遮断することにより、リフレッシュモード時のこの
ロジック回路およびメモリ全体の消費電流を低減するこ
とができる。
When a logic circuit is mixedly mounted, the supply of the power supply voltage to the logic circuit in the refresh mode is cut off, so that the current consumption of the logic circuit and the entire memory in the refresh mode can be reduced.

【0599】また、このロジック回路への電源制御用の
MISトランジスタをゲートトンネル障壁の大きなMI
Sトランジスタで構成することにより、ロジック回路へ
の電源電圧供給時、この電源MISトランジスタにゲー
トトンネル電流が生じるのを抑制することができる。
Also, the MIS transistor for controlling the power supply to the logic circuit is provided with an MI transistor having a large gate tunnel barrier.
When the power supply voltage is supplied to the logic circuit, generation of a gate tunnel current in the power supply MIS transistor can be suppressed by using an S transistor.

【0600】ロジック回路の内部ノードに対応して設け
られるレジスタにスタンバイ時対応の内部ノードの信号
を待避させるようにしてかつロジック回路のゲートトン
ネル電流を低減するように構成すれば、スタンバイ時の
消費電流を低減することができる。
If the register provided corresponding to the internal node of the logic circuit is configured to save the signal of the internal node corresponding to the standby state and reduce the gate tunnel current of the logic circuit, the consumption in the standby state is reduced. The current can be reduced.

【0601】また、このレジスタのゲートトンネル電流
をスタンバイ時に低減するように構成することにより、
このレジスタのスタンバイ時の消費電流を低減すること
ができ、全体の消費電流をさらに低減することができ
る。
Also, by configuring such that the gate tunnel current of this register is reduced at the time of standby,
The current consumption of this register during standby can be reduced, and the overall current consumption can be further reduced.

【0602】また、レジスタのトランジスタを、ゲート
トンネル障壁の大きなトランジスタで構成することによ
り、スタンバイ状態移行時複雑な電源制御をこのレジス
タに対して行なう必要がなく、容易にスタンバイ時の消
費電流を低減することができる。
Further, since the transistor of the register is constituted by a transistor having a large gate tunnel barrier, it is not necessary to perform complicated power supply control on the register at the time of transition to the standby state, thereby easily reducing the current consumption at the time of standby. can do.

【0603】また、このレジスタに、内部ノードの電圧
の観測用または制御用のスキャンパスを構成するレジス
タを利用することにより、追加のレジスタを新たに設け
る必要がなく、容易に、スタンバイ時に内部ノードの信
号を退避させて消費電流を低減することができる。
Also, by using a register constituting a scan path for observing or controlling the voltage of the internal node as this register, it is not necessary to newly provide an additional register. And the current consumption can be reduced.

【0604】また、複数の内部回路のうち選択された内
部回路以外の内部回路のゲートトンネル電流を低減する
ように構成することにより、活性化期間における消費電
流を低減することができる。
Further, by configuring such that the gate tunnel current of the internal circuits other than the selected internal circuit among the plurality of internal circuits is reduced, the current consumption during the activation period can be reduced.

【0605】また、電流制御として、スタンバイ時には
複数の内部回路のゲートトンネル電流を低減するように
構成することにより、スタンバイ時の消費電流をさらに
低減することができる。
Also, by configuring the current control so as to reduce the gate tunnel currents of a plurality of internal circuits during standby, current consumption during standby can be further reduced.

【0606】また、ノーマル/スペアの冗長構成におい
て、非選択のノーマル/スペア選択回路のゲートトンネ
ル電流を低減するように構成することにより、活性化期
間における消費電流を低減することができる。
In the normal / spare redundant configuration, the current consumption during the activation period can be reduced by reducing the gate tunnel current of the unselected normal / spare selection circuit.

【0607】また、ブロック分割構造の場合、この選択
ブロックのスペア/ノーマル選択回路のうちの選択スペ
ア/ノーマル選択回路のゲートトンネル電流を低減する
ように構成することにより、活性化期間の消費電流をさ
らに低減することができる。
In the case of the block division structure, the current consumption during the activation period is reduced by reducing the gate tunnel current of the selected spare / normal selection circuit among the spare / normal selection circuits of the selected block. It can be further reduced.

【0608】また、スペア判定を、動作モード指示信号
の活性化前に実行することにより、活性化期間を短くす
ることができ、またこれらのスペア/ノーマル選択回路
両者を判定確定まで活性状態に置く必要がなく、活性化
期間の消費電流を低減することができる。
By performing the spare determination before the activation of the operation mode instruction signal, the activation period can be shortened, and both the spare / normal selection circuits are kept active until the determination is confirmed. It is not necessary, and the current consumption during the activation period can be reduced.

【0609】また、判定動作を、メモリセル選択動作を
指示する動作モード指示信号と非同期で行なうことによ
り、早いタイミングでスペア/ノーマル判定結果を確定
することができ、選択ブロックにおけるスペア/ノーマ
ル選択回路のゲートトンネル電流を、その高速動作性の
ために、判定結果が確定するまで大きくする必要がな
く、活性化期間の消費電流を低減することができる。
By performing the determination operation asynchronously with the operation mode instruction signal instructing the memory cell selection operation, the spare / normal determination result can be determined at an earlier timing, and the spare / normal selection circuit in the selected block can be determined. Need not be increased until the determination result is determined because of its high-speed operation, and the current consumption during the activation period can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 (A)は、この発明の実施の形態1に従う半
導体装置の構成を示し、(B)は、図1(A)に示す半
導体装置の動作を示す信号波形図である。
FIG. 1A shows a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a signal waveform diagram showing an operation of the semiconductor device shown in FIG. 1A.

【図2】 (A)は、この発明の実施の形態1の変更例
の構成を示し、(B)は、図2(A)に示す装置の動作
を示す信号波形図である。
2 (A) shows a configuration of a modification of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 (B) is a signal waveform diagram showing an operation of the device shown in FIG. 2 (A).

【図3】 (A)は、この発明の実施の形態2に従う半
導体装置の構成を示し、(B)は、図3(A)に示す装
置の動作を示す信号波形図である。
3 (A) shows a configuration of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 (B) is a signal waveform diagram showing an operation of the device shown in FIG. 3 (A).

【図4】 図3(A)に示す装置のリーク電流経路を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a leakage current path of the device shown in FIG.

【図5】 この発明の実施の形態3に従う半導体装置の
構成を示す図である。
FIG. 5 shows a structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 図5に示す半導体装置の動作を示す信号波形
図である。
6 is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG.

【図7】 図5に示す半導体装置の断面構造を概略的に
示す図である。
FIG. 7 is a drawing schematically showing a cross-sectional structure of the semiconductor device shown in FIG. 5;

【図8】 (A)は、この発明の実施の形態3における
MISトランジスタの断面構造を概略的に示し、(B)
は、図8(A)に示すMISトランジスタのゲート−基
板間容量を示す図である。
FIG. 8A schematically shows a cross-sectional structure of a MIS transistor according to a third embodiment of the present invention, and FIG.
9 is a diagram showing the gate-substrate capacitance of the MIS transistor shown in FIG.

【図9】 図7に示すNウェルバイアス回路の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration of an N-well bias circuit shown in FIG. 7;

【図10】 図7に示すPウェルバイアス回路の構成を
概略的に示す図である。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a P-well bias circuit shown in FIG. 7;

【図11】 この発明の実施の形態3の変更例の構成を
概略的に示す図である。
FIG. 11 schematically shows a configuration of a modification of the third embodiment of the present invention.

【図12】 図11に示す装置の動作を示す信号波形図
である。
FIG. 12 is a signal waveform diagram showing an operation of the device shown in FIG.

【図13】 この発明の実施の形態3の変更例2の構成
を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a second modification of the third embodiment of the present invention.

【図14】 図13に示す装置の動作を示す信号波形図
である。
14 is a signal waveform diagram representing an operation of the device shown in FIG.

【図15】 図13に示す半導体装置のMISトランジ
スタの断面構造を概略的に示す図である。
15 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a MIS transistor of the semiconductor device shown in FIG. 13;

【図16】 この発明の実施の形態4に従う半導体装置
の構成を概略的に示す図である。
FIG. 16 schematically shows a structure of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図17】 図16に示す装置の動作を示す信号波形図
である。
FIG. 17 is a signal waveform diagram representing an operation of the device shown in FIG.

【図18】 この発明の実施の形態4の変更例を概略的
に示す図である。
FIG. 18 schematically shows a modification of the fourth embodiment of the present invention.

【図19】 この発明の実施の形態5に従う半導体装置
の構成を示す図である。
FIG. 19 shows a structure of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図20】 図19に示す半導体装置の動作を示す信号
波形図である。
20 is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG.

【図21】 (A)−(C)は、ゲートトンネル障壁の
大きなMISトランジスタの構造をそれぞれ示す図であ
る。
FIGS. 21A to 21C are diagrams respectively showing the structures of MIS transistors having a large gate tunnel barrier.

【図22】 この発明の実施の形態6に従う半導体装置
の構成を示す図である。
FIG. 22 shows a structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図23】 図22に示す装置の動作を示す信号波形図
である。
23 is a signal waveform diagram representing an operation of the device shown in FIG.

【図24】 図22に示す電圧調節回路の構成を示す図
である。
24 is a diagram illustrating a configuration of a voltage adjustment circuit illustrated in FIG. 22;

【図25】 (A)は、この発明の実施の形態6の変更
例1の構成を示す図であり、(B)は、図25(A)に
示す装置の動作を示す信号波形図である。
FIG. 25A is a diagram showing a configuration of a first modification of the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 25B is a signal waveform diagram showing an operation of the device shown in FIG. .

【図26】 この発明の実施の形態6の変更例1の構成
を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a first modification of the sixth embodiment of the present invention.

【図27】 この発明の実施の形態6の変更例2の構成
を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a second modification of the sixth embodiment of the present invention.

【図28】 この発明の実施の形態6の変更例3の構成
を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a third modification of the sixth embodiment of the present invention.

【図29】 この発明の実施の形態6の変更例4の構成
を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing a configuration of a fourth modification of the sixth embodiment of the present invention.

【図30】 この発明の実施の形態7に従う半導体装置
の断面構造を概略的に示す図である。
FIG. 30 schematically shows a cross-sectional structure of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図31】 (A)は、図30に示すMISトランジス
タの平面レイアウトを概略的に示す図であり、(B)
は、図31(A)に示すトランジスタの断面構造を概略
的に示す図である。
31A is a diagram schematically showing a planar layout of the MIS transistor shown in FIG. 30, and FIG.
FIG. 32 schematically shows a cross-sectional structure of the transistor shown in FIG.

【図32】 図30に示すMISトランジスタの平面レ
イアウトの変更例を示す図である。
32 is a diagram showing a modified example of the planar layout of the MIS transistor shown in FIG.

【図33】 (A)は、この発明の実施の形態7の半導
体装置の構成を示し、(B)は、図33(A)に示す装
置の動作を示す信号波形図である。
FIG. 33A shows a configuration of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 33B is a signal waveform diagram showing an operation of the device shown in FIG.

【図34】 (A)は、この発明の実施の形態7の変更
例を示し、(B)は、図34(A)に示す装置の動作を
示す信号波形図である。
34 (A) shows a modification of the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 34 (B) is a signal waveform diagram showing an operation of the device shown in FIG. 34 (A).

【図35】 この発明の実施の形態8において用いられ
るMISトランジスタの断面構造を概略的に示す図であ
る。
FIG. 35 is a drawing illustrating roughly a cross-sectional structure of a MIS transistor used in Embodiment 8 of the present invention;

【図36】 (A)は、P+ゲートを用いたときの埋込
チャネルN型MISトランジスタのチャネル不純物濃度
プロファイルを概略的に示し、(B)は、N+ゲートを
用いたときの表面チャネル型N型MISトランジスタの
チャネル領域の不純物濃度プロファイルを示す図であ
る。
36A schematically shows a channel impurity concentration profile of a buried channel N-type MIS transistor when a P + gate is used, and FIG. 36B shows a surface channel type N type transistor when an N + gate is used. FIG. 4 is a diagram showing an impurity concentration profile of a channel region of a type MIS transistor.

【図37】 (A)は、N+ゲートを用いたときの埋込
チャネルP型MISトランジスタのチャネル領域の不純
物濃度プロファイルを示し、(B)は、P+ゲートを用
いたときの表面チャネル型P型MISトランジスタのチ
ャネル領域の不純物濃度プロファイルを示す図である。
37A shows an impurity concentration profile of a channel region of a buried channel P-type MIS transistor when an N + gate is used, and FIG. 37B shows a surface channel P-type when a P + gate is used. FIG. 4 is a diagram showing an impurity concentration profile of a channel region of a MIS transistor.

【図38】 (A)は、この発明の実施の形態8に従う
半導体装置の構成を示し、(B)は、図38(A)に示
す半導体装置の動作を示す信号波形図である。
FIG. 38A shows a configuration of a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 38B is a signal waveform diagram showing an operation of the semiconductor device shown in FIG. 38A.

【図39】 (A)は、この発明の実施の形態8の変更
例を示し、(B)は、図39(A)に示す装置の動作を
示す信号波形図である。
FIG. 39 (A) shows a modification of the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 39 (B) is a signal waveform diagram showing an operation of the device shown in FIG. 39 (A).

【図40】 (A)および(B)は、この発明の実施の
形態9に用いられるMISトランジスタの断面構造を概
略的に示す図である。
FIGS. 40A and 40B schematically show a cross-sectional structure of a MIS transistor used in a ninth embodiment of the present invention.

【図41】 この発明の実施の形態9に従う半導体装置
の構成を示す図である。
FIG. 41 shows a structure of a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図42】 この発明の実施の形態9の変更例を示す図
である。
FIG. 42 is a diagram showing a modification of the ninth embodiment of the present invention.

【図43】 この発明の実施の形態10に従う半導体装
置の構成を示す図である。
FIG. 43 shows a structure of a semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.

【図44】 この発明の実施の形態10の変更例を示す
図である。
FIG. 44 is a diagram showing a modification of the tenth embodiment of the present invention.

【図45】 図44に示す半導体装置の動作を示す信号
波形図である。
FIG. 45 is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG. 44.

【図46】 この発明の実施の形態10の変更例2の構
成を示す図である。
FIG. 46 is a diagram showing a configuration of a second modification of the tenth embodiment of the present invention.

【図47】 この発明の実施の形態11に従う半導体装
置の構成を概略的に示す図である。
FIG. 47 schematically shows a structure of a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図48】 図47に示す半導体装置の動作を示す信号
波形図である。
48 is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG. 47.

【図49】 (A)は、図47に示す半導体装置の制御
信号を発生する部分の構成を概略的に示し、(B)は、
図49(A)に示す制御信号発生部の動作を示す信号波
形図である。
FIG. 49A schematically shows a configuration of a portion for generating a control signal of the semiconductor device shown in FIG. 47, and FIG.
FIG. 50 is a signal waveform diagram representing an operation of the control signal generator shown in FIG. 49 (A).

【図50】 図49(A)に示す半導体装置の動作の変
更例を示す図である。
FIG. 50 is a diagram showing a modified example of the operation of the semiconductor device shown in FIG.

【図51】 (A)は、図47に示す半導体装置に対す
る制御信号発生部の変更例を示す図であり、(B)は、
図51(A)に示す制御信号発生部の動作を示す信号波
形図である。
FIG. 51A is a diagram showing a modification of the control signal generator for the semiconductor device shown in FIG. 47, and FIG.
FIG. 52 is a signal waveform diagram representing an operation of the control signal generator shown in FIG. 51 (A).

【図52】 図47に示す半導体装置の動作の変更例を
示す図である。
FIG. 52 is a view showing a modified example of the operation of the semiconductor device shown in FIG. 47;

【図53】 図52に示す制御信号を発生する部分の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 53 is a drawing illustrating roughly configuration of a portion that generates a control signal illustrated in FIG. 52;

【図54】 図47に示す半導体装置のさらに他の動作
シーケンスを示す信号波形図である。
FIG. 54 is a signal waveform diagram showing still another operation sequence of the semiconductor device shown in FIG. 47.

【図55】 図54に示す制御信号を発生する部分の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 55 is a drawing illustrating roughly configuration of a portion that generates a control signal illustrated in FIG. 54;

【図56】 (A)は、この発明の実施の形態11の半
導体装置の変更例を示す図であり、(B)は、図56
(A)に示す半導体装置の動作を示す信号波形図であ
る。
FIG. 56A is a diagram showing a modification of the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the semiconductor device illustrated in FIG.

【図57】 (A)は、図56(A)に示す半導体装置
の転送指示信号発生部の構成を示し、(B)は、図57
(A)に示す回路の動作を示す信号波形図である。
FIG. 57A shows a configuration of a transfer instruction signal generating portion of the semiconductor device shown in FIG. 56A, and FIG.
FIG. 3 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the circuit illustrated in FIG.

【図58】 この発明の実施の形態11に従う半導体装
置のさらに他の動作を示す信号波形図である。
FIG. 58 is a signal waveform diagram representing still another operation of the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図59】 (A)はこの発明の実施の形態12の半導
体装置の構成を示し、(B)は図59(A)の装置の動
作を示す信号波形図であり、(C)は図59(A)に示
す半導体装置の一般形式を示す図である。
59 (A) shows a configuration of a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention, FIG. 59 (B) is a signal waveform diagram showing an operation of the device of FIG. 59 (A), and FIG. 59 (C) is FIG. FIG. 3A is a diagram showing a general form of the semiconductor device shown in FIG.

【図60】 (A)は、この発明の実施の形態12の変
更例1の構成を示し、(B)は、図60(A)に示す装
置の動作を示す信号波形図である。
FIG. 60 (A) shows a configuration of a first modification of the twelfth embodiment of the present invention, and FIG. 60 (B) is a signal waveform diagram showing an operation of the device shown in FIG. 60 (A).

【図61】 図60(A)に示す装置のプリチャージ指
示信号発生部の構成を示す図である。
FIG. 61 shows a structure of a precharge instruction signal generation unit of the device shown in FIG.

【図62】 この発明の実施の形態12の半導体装置の
動作の変更例を示す信号波形図である。
FIG. 62 is a signal waveform diagram showing a modification of the operation of the semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention.

【図63】 図62に示す動作シーケンスのプリチャー
ジ指示信号発生部の構成を概略的に示す図である。
FIG. 63 is a drawing illustrating roughly configuration of a precharge instructing signal generation unit in the operation sequence illustrated in FIG. 62;

【図64】 この発明の実施の形態12の変更例2の一
般的構成を示す図である。
FIG. 64 is a diagram showing a general configuration of a second modification of the twelfth embodiment of the present invention.

【図65】 この発明の実施の形態12に従う半導体装
置の第3の動作シーケンスを示す信号波形図である。
FIG. 65 is a signal waveform diagram representing a third operation sequence of the semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention.

【図66】 図65に示すプリチャージ指示信号を発生
する部分の構成を示す図である。
FIG. 66 shows a structure of a portion for generating a precharge instruction signal shown in FIG. 65.

【図67】 (A)は、この発明の実施の形態12の変
更例4に従う半導体装置の構成を示し、(B)は、図6
7(A)に示す装置の動作を示す信号波形図である。
FIG. 67A shows a configuration of a semiconductor device according to a fourth modification of the twelfth embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 7 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the device illustrated in FIG.

【図68】 図67(A)に示すプリチャージ指示信号
を発生する部分の構成を概略的に示す図である。
FIG. 68 schematically shows a structure of a portion for generating a precharge instruction signal shown in FIG. 67 (A).

【図69】 この発明の実施の形態12の変更例5の構
成を示す図である。
FIG. 69 is a diagram showing a configuration of a fifth modification of the twelfth embodiment of the present invention.

【図70】 この発明の実施の形態12の変更例4およ
び5の一般的構成を示す図である。
FIG. 70 shows a general configuration of Modifications 4 and 5 of Embodiment 12 of the present invention.

【図71】 この発明の実施の形態12の変更例6の構
成を示す図である。
FIG. 71 is a diagram showing a configuration of a sixth modification of the twelfth embodiment of the present invention.

【図72】 図71に示す半導体装置の動作を示す信号
波形図である。
FIG. 72 is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG. 71.

【図73】 図72に示す制御信号を発生する部分の構
成を概略的に示す図である。
73 is a drawing illustrating roughly configuration of a portion that generates the control signal illustrated in FIG. 72;

【図74】 (A)は、この発明の実施の形態13に従
う半導体装置の構成を概略的に示す図であり、(B)
は、図74(A)に示すリフレッシュアドレスカウンタ
の構成を示す図である。
FIG. 74A schematically shows a structure of a semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 74 shows a configuration of the refresh address counter shown in FIG.

【図75】 この発明の実施の形態13の変更例1の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 75 is a view schematically showing a configuration of a first modification of the thirteenth embodiment of the present invention;

【図76】 図75に示す半導体装置の制御の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 76 is a drawing illustrating roughly configuration of control of the semiconductor device illustrated in FIG. 75;

【図77】 この発明の実施の形態13の変更例2の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 77 schematically shows a structure of a modification 2 of the thirteenth embodiment of the present invention.

【図78】 図77に示す装置の動作を示す信号波形図
である。
FIG. 78 is a signal waveform diagram representing an operation of the device shown in FIG. 77.

【図79】 図78に示す信号を発生する部分の構成を
概略的に示す図である。
FIG. 79 is a diagram schematically showing a configuration of a portion for generating the signal shown in FIG. 78;

【図80】 この発明の実施の形態13の変更例3の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 80 schematically shows a structure of a third modification of the thirteenth embodiment of the present invention.

【図81】 図80に示す制御信号発生部の構成を概略
的に示す図である。
FIG. 81 is a diagram schematically showing a configuration of a control signal generator shown in FIG. 80;

【図82】 この発明の実施の形態13の変更例4の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 82 is a drawing illustrating roughly configuration of Modification 4 of Embodiment 13 of the present invention;

【図83】 この発明の実施の形態14に従う半導体装
置の全体の構成を概略的に示す図である。
FIG. 83 schematically shows an entire structure of a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図84】 図83に示すテスト/電源制御回路の構成
を概略的に示す図である。
FIG. 84 is a view schematically showing a configuration of the test / power supply control circuit shown in FIG. 83;

【図85】 図83に示すレジスタ回路の構成を概略的
に示す図である。
FIG. 85 schematically shows a structure of the register circuit shown in FIG. 83.

【図86】 図85に示すレジスタ回路の動作を示す信
号波形図である。
86 is a signal waveform diagram representing an operation of the register circuit shown in FIG. 85.

【図87】 図83に示すテスト/電源制御回路のより
詳細な構成を示す図である。
87 is a diagram showing a more detailed configuration of the test / power supply control circuit shown in FIG. 83.

【図88】 この発明の実施の形態14の変更例1の構
成を示す図である。
FIG. 88 is a diagram showing a configuration of a first modification of the fourteenth embodiment of the present invention.

【図89】 この発明の実施の形態14の変更例2の構
成を示す図である。
FIG. 89 is a diagram showing a configuration of a second modification of the fourteenth embodiment of the present invention.

【図90】 この発明の実施の形態14の変更例3の構
成を示す図である。
FIG. 90 is a diagram showing a configuration of a third modification of the fourteenth embodiment of the present invention.

【図91】 この発明の実施の形態14の変更例4の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 91 schematically shows a structure of a fourth modification of the fourteenth embodiment of the present invention.

【図92】 図91に示すテストコントローラの構成を
概略的に示す図である。
FIG. 92 is a drawing schematically showing a configuration of the test controller shown in FIG. 91.

【図93】 この発明の実施の形態15に従う半導体装
置の全体の構成を概略的に示す図である。
FIG. 93 schematically shows an entire structure of a semiconductor device according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図94】 図93に示す半導体装置の1つのロウブロ
ックに対応する部分の構成を概略的に示す図である。
94 is a diagram schematically showing a configuration of a portion corresponding to one row block of the semiconductor device shown in FIG. 93;

【図95】 図94に示すブロックロウデコーダおよび
ワード線ドライバの構成を概略的に示す図である。
FIG. 95 is a diagram schematically showing a configuration of a block row decoder and a word line driver shown in FIG. 94;

【図96】 図93に示す半導体装置の1つの列ブロッ
クに対応して設けられる部分の構成を概略的に示す図で
ある。
96 is a diagram schematically showing a configuration of a portion provided corresponding to one column block of the semiconductor device shown in FIG. 93;

【図97】 この発明の実施の形態15の変更例1の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 97 schematically shows a structure of a first modification of the fifteenth embodiment of the present invention.

【図98】 この発明の実施の形態16に従う半導体装
置の要部の構成を概略的に示す図である。
FIG. 98 schematically shows a structure of a main portion of a semiconductor device according to a sixteenth embodiment of the present invention.

【図99】 この発明の実施の形態16の変更例1の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 99 schematically shows a configuration of a first modification of the sixteenth embodiment of the present invention.

【図100】 この発明の実施の形態16の変更例2の
構成を概略的に示す図である。
FIG. 100 schematically shows a configuration of a second modification of the sixteenth embodiment of the present invention.

【図101】 (A)はこの発明の実施の形態16の変
更例3の構成を概略的に示し、(B)は、図101
(A)に示す回路の動作を示す信号波形図である。
FIG. 101A schematically shows a configuration of a third modification of the sixteenth embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the circuit illustrated in FIG.

【図102】 この発明の実施の形態16の変更例4の
構成を概略的に示す図である。
FIG. 102 is a drawing illustrating roughly configuration of Modification 4 of Embodiment 16 of the present invention;

【図103】 図102に示す回路の動作を示す信号波
形図である。
FIG. 103 is a signal waveform diagram representing an operation of the circuit shown in FIG. 102.

【図104】 従来の半導体装置の構成の一例を示す図
である。
FIG. 104 illustrates an example of a configuration of a conventional semiconductor device.

【図105】 図83に示す半導体装置の動作を示す信
号波形図である。
105 is a signal waveform diagram representing an operation of the semiconductor device shown in FIG. 83.

【図106】 (A)−(C)は、NチャネルMISト
ランジスタの蓄積状態、空乏状態および反転状態のそれ
ぞれのエネルギバンドの構造を概略的に示す図である。
FIGS. 106A to 106C are diagrams schematically showing structures of energy bands in an accumulation state, a depletion state, and an inversion state of an N-channel MIS transistor;

【図107】 従来の半導体装置のゲートトンネル電流
経路を示す図である。
FIG. 107 is a diagram showing a gate tunnel current path of a conventional semiconductor device.

【図108】 従来の半導体装置のゲートトンネル電流
経路の他の経路を示す図である。
FIG. 108 is a diagram showing another path of the gate tunnel current path of the conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SW1,SW2 電源スイッチングトランジスタ、1
電源ノード、2 接地ノード、3 副電源線、4 副接
地線、PQ,NQ,PQ1−PQ4,NQ1−NQ4
MISトランジスタ、5 Nウェル領域、6 Pウェル
領域、11 Nウェル、13 Pウェル、15 Nウェ
ルバイアス回路、20 Pウェルバイアス回路、21
電源線、22 電源切換回路、23 接地線、24 電
源切換回路、26,28 電源切換回路、30 主電源
線、32 副電源線、34 主接地線、36 副接地
線、PQa−PQd,NQa−NQd MISトランジ
スタ、SWa,SWb 電源スイッチングトランジス
タ、42 電圧調節回路、42a レプリカ回路、RP
1,RP2,RN1,RN2 MISトランジスタ、S
W1r,SW2r 電源トランジスタ、42b,42c
比較器、42d,42e トランスファゲート、SW
C−1〜SWC−n,SWS−1〜SWS−n電源スイ
ッチングトランジスタ、PX1−PXn,NX1−NX
n トランスファゲート、52 電圧調節回路、CTM
1−CTMn−1,STM1−STMn−1 トランス
ミッションゲート、54 制御クロック信号発生回路、
52aモニタ回路、52b,52c トランスミッショ
ンゲート、62 半導体基板、61 埋込酸化膜、63
a,63b,64a,64b 不純物領域、65,66
ボディ領域、67,68 ゲート電極、70,73 バ
イアス電圧印加領域、75 Pボディ領域、76 Nボ
ディ領域、SPQ1−SPQ4,SNQ1−SNQ4
SOI構造MISトランジスタ、81,83 不純物領
域、83 ゲート絶縁膜、84 ゲート電極、85 反
転層、86,87 空乏層、BQ1−BQ4 埋込チャ
ネル型MISトランジスタ、92,97 ゲート電極、
92a,97a 空乏層、DQ1−DQ4 ゲート空乏
型MISトランジスタ、PTR1−PTR15 ゲート
トンネル障壁の大きなMISトランジスタ、NTR1−
NTR16 ITRトランジスタ、PT1,PT2,N
P1,NP2 MISトランジスタ、XF1,XF2
トランスファゲート、105 双方向転送回路、AL
アクティブラッチ回路、SL スタンバイラッチ回路、
LG♯1−LG♯n論理回路、LT♯1−LT♯n ラ
ッチ回路、150 プリチャージノード、155 論理
回路、200 メモリセルアレイ、201 リフレッシ
ュアドレスカウンタ、202 リフレッシュタイマ、2
03 ロウアドレス系回路、204ワード線駆動回路/
センス系回路(行系回路)、205 その他の周辺回路
(列系回路)、206 ロウアドレス系回路、207
ワード線駆動回路/センス系回路(行系回路)、PTR
20,PTR22 ゲートトンネル障壁の大きなMIS
トランジスタ、250 半導体装置、PTR24 ゲー
トトンネル障壁の大きなMISトランジスタ、270,
272,274 ゲートトンネル電流低減機構、300
半導体装置、LK♯1−LK♯3 内部回路、302
スキャンパス、F1−F7 レジスタ回路、304
テスト/電源制御回路、311 主電源線、312 テ
スト制御回路、313 モード検出回路、314 電源
トランジスタ、321 フリップフロップ、330 テ
スト/電流制御機構、332ゲートトンネル電流低減機
構、PQRb,NQRb H−VthMOSトランジス
タ、PQRc,NQRc 高ゲートトンネル障壁トラン
ジスタ、BSR バウンダリスキャンレジスタ、SCP
バウンダリスキャンパス、350 テストコントロー
ラ、360a 内部論理回路、360b ゲートトンネ
ル電流低減機構、404 ロウデコーダ、406 ワー
ド線駆動・センス系回路、410 コラムデコーダ、4
12 データIO制御回路、RB♯1−RB♯m 行ブ
ロック、CB♯1−CB♯n 列ブロック、405i,
407i,409i ゲートトンネル電流低減機構、4
22,426 電源トランジスタ、430j,432j
ゲートトンネル電流低減機構(ITRC)、B♯1−B
♯4 バンク、444a−444d ゲートトンネル電
流低減機構(ITRC)、450 ノーマル行選択回
路、452 スペア行選択回路、454,456 ゲー
トトンネル電流低減機構(ITRC)、458 スペア
判定回路、470 ノーマルコラムデコーダ、472
ノーマルリード/ライト回路、471 スペアコラムデ
コーダ、473 スペアリード/ライト回路、474
コラムスペア判定回路、475−478 ゲートトンネ
ル電流低減機構(ITRC)、506a−506m ロ
ウスペア判定回路、CITRC,NITRC,SITR
C,RITRC ゲートトンネル電流低減機構、CD
コラムデコーダ、RD ロウデコーダ、510 コラム
冗長制御回路、550 ロウ系制御回路、552 アド
レス入力バッファ、554 ロウデコーダ、556 ノ
ーマルワード線ドライバ、558 ロウブロックデコー
ダ、560 ロウスペア判定回路、562,566 ラ
ッチ回路、564スペアワード線ドライバ、570 コ
ラムアドレス入力バッファ、572 コラムスペア判定
回路、574 ノーマルコラムデコーダ、576 スペ
アコラムデコーダ。
SW1, SW2 power switching transistor, 1
Power supply node, 2 ground node, 3 sub power supply line, 4 sub ground line, PQ, NQ, PQ1-PQ4, NQ1-NQ4
MIS transistor, 5 N well region, 6 P well region, 11 N well, 13 P well, 15 N well bias circuit, 20 P well bias circuit, 21
Power line, 22 power switching circuit, 23 ground line, 24 power switching circuit, 26, 28 power switching circuit, 30 main power line, 32 sub power line, 34 main ground line, 36 sub ground line, PQa-PQd, NQa- NQd MIS transistor, SWa, SWb power switching transistor, 42 voltage adjustment circuit, 42a replica circuit, RP
1, RP2, RN1, RN2 MIS transistor, S
W1r, SW2r Power transistors, 42b, 42c
Comparator, 42d, 42e transfer gate, SW
C-1 to SWC-n, SWS-1 to SWS-n power switching transistors, PX1-PXn, NX1-NX
n transfer gate, 52 voltage adjustment circuit, CTM
1-CTMn-1, STM1-STMn-1 transmission gate, 54 control clock signal generation circuit,
52a monitor circuit, 52b, 52c transmission gate, 62 semiconductor substrate, 61 buried oxide film, 63
a, 63b, 64a, 64b impurity regions, 65, 66
Body region, 67, 68 Gate electrode, 70, 73 Bias voltage application region, 75 P body region, 76 N body region, SPQ1-SPQ4, SNQ1-SNQ4
SOI structure MIS transistor, 81, 83 impurity region, 83 gate insulating film, 84 gate electrode, 85 inversion layer, 86, 87 depletion layer, BQ1-BQ4 buried channel type MIS transistor, 92, 97 gate electrode,
92a, 97a Depletion layer, DQ1-DQ4 Gate depletion MIS transistor, PTR1-PTR15 MIS transistor with large gate tunnel barrier, NTR1-
NTR16 ITR transistor, PT1, PT2, N
P1, NP2 MIS transistor, XF1, XF2
Transfer gate, 105 bidirectional transfer circuit, AL
Active latch circuit, SL standby latch circuit,
LG # 1-LG # n logic circuit, LT # 1-LT # n latch circuit, 150 precharge node, 155 logic circuit, 200 memory cell array, 201 refresh address counter, 202 refresh timer, 2
03 row address circuit, 204 word line drive circuit /
Sense circuits (row circuits), 205 Other peripheral circuits (column circuits), 206 Row address circuits, 207
Word line drive circuit / sense circuit (row circuit), PTR
20, PTR22 MIS with large gate tunnel barrier
Transistor, 250 semiconductor device, PTR24 MIS transistor having a large gate tunnel barrier, 270,
272, 274 Gate tunnel current reduction mechanism, 300
Semiconductor device, LK # 1-LK # 3 internal circuit, 302
Scan path, F1-F7 register circuit, 304
Test / power control circuit, 311 main power line, 312 test control circuit, 313 mode detection circuit, 314 power transistor, 321 flip-flop, 330 test / current control mechanism, 332 gate tunnel current reduction mechanism, PQRb, NQRb H-Vth MOS transistor , PQRc, NQRc High gate tunnel barrier transistor, BSR boundary scan register, SCP
Boundary scan path, 350 test controller, 360a internal logic circuit, 360b gate tunnel current reduction mechanism, 404 row decoder, 406 word line drive / sense circuit, 410 column decoder, 4
12 data IO control circuit, RB # 1-RB # m row block, CB # 1-CB # n column block, 405i,
407i, 409i Gate tunnel current reduction mechanism, 4
22,426 Power supply transistors 430j, 432j
Gate tunnel current reduction mechanism (ITRC), B 、 1-B
# 4 bank, 444a-444d Gate tunnel current reduction mechanism (ITRC), 450 normal row selection circuit, 452 spare row selection circuit, 454,456 Gate tunnel current reduction mechanism (ITRC), 458 spare determination circuit, 470 normal column decoder, 472
Normal read / write circuit, 471 spare column decoder, 473 spare read / write circuit, 474
Column spare determination circuit, 475-478 Gate tunnel current reduction mechanism (ITRC), 506a-506m Row spare determination circuit, CITRC, NITRC, SITR
C, RITRC Gate tunnel current reduction mechanism, CD
Column decoder, RD row decoder, 510 column redundancy control circuit, 550 row-related control circuit, 552 address input buffer, 554 row decoder, 556 normal word line driver, 558 row block decoder, 560 row spare determination circuit, 562,566 latch circuit, 564 spare word line driver, 570 column address input buffer, 572 column spare determination circuit, 574 normal column decoder, 576 spare column decoder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/108 H01L 27/04 M 21/8242 27/08 321A 29/786 27/10 681F H03K 19/00 29/78 613A 614 Fターム(参考) 5F038 AV13 BG05 BG06 BG09 CD02 CD03 CD09 CD15 DF05 DF07 DF08 DF14 DT02 DT06 DT09 DT12 DT18 EZ06 EZ20 5F048 AA08 AB01 AB04 AC03 AC04 BA16 BB01 BB06 BB07 BB16 BE02 BE03 BE05 BE09 BH01 BH04 5F083 AD00 GA05 GA06 HA02 LA04 LA06 LA10 NA03 ZA07 5F110 AA06 AA09 AA15 BB04 BB06 CC02 DD05 DD13 EE24 GG02 GG60 HM04 HM12 HM15 NN78 5J056 AA00 BB01 BB17 BB49 CC03 DD13 DD29 FF01 FF08 KK01 KK02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/108 H01L 27/04 M 21/8242 27/08 321A 29/786 27/10 681F H03K 19/00 29/78 613A 614 F term (reference) 5F038 AV13 BG05 BG06 BG09 CD02 CD03 CD09 CD15 DF05 DF07 DF08 DF14 DT02 DT06 DT09 DT12 DT18 EZ06 EZ20 5F048 AA08 AB01 AB04 AC03 AC04 BA16 B03 BE01 BE03 BB01 BE03 BE03 BE01 GA06 HA02 LA04 LA06 LA10 NA03 ZA07 5F110 AA06 AA09 AA15 BB04 BB06 CC02 DD05 DD13 EE24 GG02 GG60 HM04 HM12 HM15 NN78 5J056 AA00 BB01 BB17 BB49 CC03 DD13 DD29 FF01 FF08 KK01 KK02

Claims (69)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の電源ノードと、 第1のゲートトンネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効
果トランジスタを構成要素として含み、第1の電源線上
の電圧を一方動作電源電圧として受けて所定の動作を行
なう論理ゲートと、 前記第1の電源ノードと前記第1の電源線の間に接続さ
れ、前記第1のゲートトンネル障壁よりも大きなゲート
トンネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効果トランジス
タで構成され、前記論理ゲートの動作モードを指示する
動作モード指示信号に応答して選択的に導通する第1の
スイッチングトランジスタとを備える、半導体装置。
A first power supply node; an insulated gate field effect transistor having a first gate tunnel barrier as a component; receiving a voltage on the first power supply line as one operation power supply voltage; A logic gate for performing the following, and an insulated gate type field effect transistor connected between the first power supply node and the first power supply line and having a gate tunnel barrier larger than the first gate tunnel barrier. A first switching transistor which selectively conducts in response to an operation mode instruction signal instructing an operation mode of the logic gate.
【請求項2】 前記第1のゲートトンネル障壁は、膜厚
3ナノメータ以下のシリコン酸化膜とゲートトンネル障
壁が等価である、請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first gate tunnel barrier is equivalent to a silicon oxide film having a thickness of 3 nm or less and a gate tunnel barrier.
【請求項3】 前記論理ゲートの絶縁ゲート型電界効果
トランジスタは、膜厚3ナノメータ以下のゲート絶縁膜
を有する、請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulated gate field effect transistor of the logic gate has a gate insulating film having a thickness of 3 nanometers or less.
【請求項4】 スタンバイサイクルとアクティブサイク
ルとを有し、前記スタンバイサイクル時の入力信号の論
理レベルが予め定められている半導体装置であって、 第1のゲートトンネル障壁を有し、第1の電源ノードと
出力ノードとの間に接続されかつ前記入力信号をゲート
に受ける、前記スタンバイサイクル時オン状態となる第
1の絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、 前記第1のゲートトンネル障壁よりも小さなゲートトン
ネル障壁を有し、前記出力ノードと第2の電源ノードと
の間に接続されかつ前記入力信号をゲートに受けて前記
スタンバイサイクル時にオフ状態となる第2の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを備える、半導体装置。
4. A semiconductor device having a standby cycle and an active cycle, wherein a logic level of an input signal at the time of said standby cycle is predetermined, comprising: a first gate tunnel barrier; A first insulated gate field effect transistor that is connected between a power supply node and an output node and that receives the input signal at its gate and that is turned on during the standby cycle; and a gate smaller than the first gate tunnel barrier A second insulated gate field effect transistor that has a tunnel barrier, is connected between the output node and a second power supply node, and receives the input signal at its gate and is turned off during the standby cycle; Semiconductor device.
【請求項5】 前記第1の絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタは、ゲート絶縁膜が前記第2の絶縁ゲート型電界
効果トランジスタよりも厚い、請求項4記載の半導体装
置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein said first insulated gate field effect transistor has a gate insulating film thicker than said second insulated gate field effect transistor.
【請求項6】 前記第2のゲートトンネル障壁を有し、
前記第1の電源ノードと第2の出力ノードの間に接続さ
れ、前記第1の出力ノードの信号に従って前記スタンバ
イサイクル時オフ状態となる第3の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタと、 前記第2の出力ノードと前記第2の電源ノードとの間に
接続され、前記第1の出力ノードの信号に従って前記ス
タンバイサイクル時オン状態となる前記第1のゲートト
ンネル障壁を有する第4の絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタをさらに備える、請求項4記載の半導体装置。
6. The semiconductor device having the second gate tunnel barrier,
A third insulated gate field effect transistor connected between the first power supply node and the second output node and turned off in the standby cycle according to a signal from the first output node; A fourth insulated gate field effect having the first gate tunnel barrier connected between an output node and the second power supply node and being turned on during the standby cycle in accordance with a signal from the first output node; The semiconductor device according to claim 4, further comprising a transistor.
【請求項7】 スタンバイサイクルとアクティブサイク
ルとを有しかつ前記スタンバイサイクル時の入力信号の
論理レベルが予め定められている半導体装置であって、 第1の電源ノードと第1の出力ノードの間に接続されか
つゲートに前記入力信号を受ける第1の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタと、 前記出力ノードと第2の電源ノードの間に接続されかつ
前記入力信号をゲートに受ける第2の絶縁ゲート型電界
効果トランジスタと、 前記第1および第2の絶縁ゲート型電界効果トランジス
タに結合され、前記スタンバイサイクル時前記第1およ
び第2の絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートト
ンネルリーク量を、前記アクティブサイクル時よりも低
減するための制御回路を備える、半導体装置。
7. A semiconductor device having a standby cycle and an active cycle, wherein a logic level of an input signal at the time of the standby cycle is predetermined, wherein a logic level between a first power supply node and a first output node is provided. A first insulated-gate field-effect transistor connected to the gate and receiving the input signal at the gate; a second insulated-gate field-effect transistor connected between the output node and the second power supply node and receiving the input signal at the gate A field effect transistor coupled to the first and second insulated gate type field effect transistors, wherein a gate tunnel leakage amount of the first and second insulated gate type field effect transistors during the standby cycle is determined during the active cycle. A semiconductor device comprising a control circuit for reducing the power consumption.
【請求項8】 前記制御回路は、前記第1および第2の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタのバックゲートのバ
イアスを前記スタンバイサイクル時に前記アクティブサ
イクル時よりも深くするための回路を含む、請求項7記
載の半導体装置。
8. The control circuit includes a circuit for making a bias of a back gate of the first and second insulated gate field effect transistors deeper in the standby cycle than in the active cycle. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項9】 前記制御回路は、前記第1および第2の
電源ノードの電圧極性を前記スタンバイサイクルと前記
アクティブサイクルとで切換えるための回路を含む、請
求項7記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein said control circuit includes a circuit for switching a voltage polarity of said first and second power supply nodes between said standby cycle and said active cycle.
【請求項10】 前記第1および第2の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタは、膜厚3ナノメータのシリコン酸
化膜が与えるゲートトンネル障壁と同程度以下のゲート
トンネル障壁を有する絶縁膜を備える、請求項7記載の
半導体装置。
10. The first and second insulated gate field effect transistors include an insulating film having a gate tunnel barrier equal to or less than a gate tunnel barrier provided by a silicon oxide film having a thickness of 3 nanometers. 8. The semiconductor device according to 7.
【請求項11】 前記制御回路は、前記アクティブサイ
クル時、前記第1および第2の電源ノードに通常動作時
に使用される第1および第2の電源電圧をそれぞれ供給
し、前記スタンバイサイクル時には前記第1および第2
の電源電圧よりもそれぞれ絶対値の小さいおよび大きい
第3および第4の電圧を印加する回路を含む、請求項7
記載の半導体装置。
11. The control circuit supplies first and second power supply voltages used during normal operation to the first and second power supply nodes during the active cycle, and supplies the first and second power supply voltages during the standby cycle. 1st and 2nd
8. A circuit for applying third and fourth voltages whose absolute values are smaller and larger than the power supply voltage of the first and second power supply voltages, respectively.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項12】 スタンバイサイクルとアクティブサイ
クルとを有しかつ前記スタンバイサイクル時の入力信号
の論理レベルが予め定められている半導体装置であっ
て、 第1の電源ノードと第1の出力ノードとの間に接続され
かつゲートに前記入力信号を受けかつさらに第1のトン
ネル障壁を有する第1の絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタと、 前記第1の出力ノードとサブ電源ノードとの間に接続さ
れかつゲートに前記入力信号を受けて前記第1の絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタと相補的に導通する第2の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを備え、前記第2
の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、前記第1のゲ
ートトンネル障壁よりも小さな第2のゲートトンネル障
壁を有し、 前記サブ電源ノードと第2の電源ノードの間に接続さ
れ、かつ動作サイクル指定信号に応答して選択的に導通
する第1のスイッチングトランジスタを備える、半導体
装置。
12. A semiconductor device having a standby cycle and an active cycle, wherein a logic level of an input signal at the time of said standby cycle is predetermined, wherein a first power supply node and a first output node are connected to each other. A first insulated gate field effect transistor connected between the first output node and a sub-power supply node, the first insulated gate field effect transistor having the gate receiving the input signal and further having a first tunnel barrier; A second insulated gate field effect transistor that receives the input signal and conducts complementarily with the first insulated gate field effect transistor;
The insulated gate field effect transistor has a second gate tunnel barrier smaller than the first gate tunnel barrier, is connected between the sub power supply node and the second power supply node, and has an operation cycle designation signal. And a first switching transistor that selectively conducts in response to the first switching transistor.
【請求項13】 前記第1のスイッチングトランジスタ
は、前記スタンバイサイクル時オフ状態となりかつ前記
第2の絶縁ゲート型電界効果トランジスタよりもしきい
値電圧の絶対値が大きく、かつ前記第2の絶縁ゲート型
電界効果トランジスタは、前記スタンバイサイクル時に
前記入力信号に応答してオフ状態となる、請求項12記
載の半導体装置。
13. The first switching transistor is turned off during the standby cycle, has a larger absolute value of a threshold voltage than the second insulated gate field effect transistor, and has a second insulated gate type. 13. The semiconductor device according to claim 12, wherein said field effect transistor is turned off in response to said input signal during said standby cycle.
【請求項14】 前記第1の絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタは、膜厚3ナノメータのシリコン酸化膜が与え
るゲートトンネル障壁よりも大きなゲートトンネル障壁
を与えるゲート絶縁膜を有し、前記第2の絶縁ゲート型
電界効果トランジスタは、前記膜厚3ナノメータのシリ
コン酸化膜が与えるゲートトンネル障壁と同程度または
それ以下のゲートトンネル障壁を与えるゲート絶縁膜を
備える、請求項12記載の半導体装置。
14. The first insulated gate field effect transistor has a gate insulating film that provides a gate tunnel barrier larger than a gate oxide barrier provided by a silicon oxide film having a thickness of 3 nanometers. 13. The semiconductor device according to claim 12, wherein the gate type field effect transistor includes a gate insulating film that provides a gate tunnel barrier equal to or less than a gate tunnel barrier provided by the silicon oxide film having a thickness of 3 nanometers.
【請求項15】 前記第1のスイッチングトランジスタ
と前記第1の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、バ
ックゲート電圧が異なる、請求項12記載の半導体装
置。
15. The semiconductor device according to claim 12, wherein the first switching transistor and the first insulated gate field effect transistor have different back gate voltages.
【請求項16】 電源ノードと、 電源線と、 前記電源線と前記電源ノードとの間に接続され、動作サ
イクル指示信号に応答して選択的にオン状態となる第1
のスイッチングトランジスタと、 前記電源線の電圧を一方動作電源電圧として受けて動作
し、所定の処理を行なうゲート回路を備え、前記ゲート
回路は、前記電源線に結合される第1の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタを構成要素として含み、 前記ゲート回路の構成要素の絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタと前記第1のスイッチングトランジスタとを比
例縮小した絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要
素として含むレプリカ回路を備え、前記レプリカ回路
は、前記電源線に相当する内部出力ノードを有し、 前記レプリカ回路の前記出力ノードの出力電圧に相当す
る電圧を前記動作サイクル指示信号に応答して前記電源
線へ伝達する伝達回路とを備え、前記伝達回路と前記第
1のスイッチングトランジスタとは、同相で導通状態と
なる、半導体装置。
16. A power supply node, a power supply line, and a first power supply line connected between the power supply line and the power supply node, selectively turned on in response to an operation cycle instruction signal.
A switching transistor, and a gate circuit which receives the voltage of the power supply line as one operation power supply voltage, operates and performs a predetermined process, wherein the gate circuit includes a first insulated gate type electric field coupled to the power supply line. And a replica circuit including, as a component, an insulated gate field effect transistor in which an insulated gate type field effect transistor and the first switching transistor of the gate circuit are reduced in proportion. A replica circuit having an internal output node corresponding to the power supply line, a transmission circuit transmitting a voltage corresponding to an output voltage of the output node of the replica circuit to the power supply line in response to the operation cycle instruction signal; Wherein the transmission circuit and the first switching transistor are in a conducting state in phase. That, the semiconductor device.
【請求項17】 前記伝達回路は、導通時、前記レプリ
カ回路の出力ノードの電圧と前記電源線の電圧とを比較
し、該比較結果に従って前記電源線を駆動するための比
較回路を含む、請求項16記載の半導体装置。
17. The transmission circuit includes a comparison circuit for comparing the voltage of the output node of the replica circuit with the voltage of the power supply line when conducting, and driving the power supply line according to the comparison result. Item 17. The semiconductor device according to Item 16.
【請求項18】 第1の電源ノードと、 第1の電源線と、 前記第1の電源ノードと前記第1の電源線との間に結合
され、動作サイクル指示信号に応答して選択的に導通す
る第1のスイッチングトランジスタと、 前記第1の電源線の電圧を動作電源電圧として受けて動
作する第1のゲート回路とを備え、前記第1のゲート回
路は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素と
して含み、 第2の電源ノードと、 前記第1の電源線と別に設けられる第2の電源線、 前記第2の電源ノードと前記第2の電源線との間に結合
され、前記動作サイクル指示信号に応答して選択的に前
記第1のスイッチングトランジスタと同相で導通する第
2のスイッチングトランジスタと、 前記第2の電源線の電圧を動作電源電圧として受ける第
2のゲート回路とを備え、前記第2のゲート回路は、絶
縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素として含
み、 前記第1のゲート回路の前記第1の電源線に接続するト
ランジスタのサイズと前記第1のスイッチングトランジ
スタのサイズ比は、前記第2のゲート回路の前記第2の
電源線に接続するトランジスタのサイズと前記第2のス
イッチングトランジスタのサイズの比に実質的に等し
く、前記サイズは、チャネル幅とチャネル長の比で与え
られる、半導体装置。
18. A first power supply node, a first power supply line, and is coupled between the first power supply node and the first power supply line, and selectively responding to an operation cycle instruction signal. A first switching transistor that conducts; and a first gate circuit that operates by receiving the voltage of the first power supply line as an operation power supply voltage, wherein the first gate circuit includes an insulated gate field effect transistor. A second power supply node that is included as a component, a second power supply line provided separately from the first power supply line, and is coupled between the second power supply node and the second power supply line; A second switching transistor selectively conducting in phase with the first switching transistor in response to a cycle instruction signal; a second gate circuit receiving the voltage of the second power supply line as an operation power supply voltage; Wherein the second gate circuit includes an insulated gate field effect transistor as a component, and a size of a transistor connected to the first power supply line of the first gate circuit and a size of the first switching transistor The ratio is substantially equal to a ratio of a size of a transistor connected to the second power supply line of the second gate circuit to a size of the second switching transistor, and the size is a ratio of a channel width to a channel length. Semiconductor device, given by
【請求項19】 前記第1のゲート回路は、前記第1の
電源線に接続し第1の入力信号をゲートに受けかつ第1
のゲート絶縁膜膜厚を有する第1の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタと、第3の電源線に接続し、前記第1の
入力信号をゲートに受ける前記第1のゲート絶縁膜より
も厚い第2のゲート絶縁膜膜厚を有する第2の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを有する第1の単位ゲート回
路を含み、 前記第2のゲート回路は、前記第2の電源線にソースが
接続し、かつ第2の入力信号をゲートに受けるとともに
前記第1のゲート絶縁膜膜厚を有する第3の絶縁ゲート
型電界効果トランジスタと、第4の電源線にソースが接
続され、前記第2の入力信号をゲートに受け、かつ前記
第2のゲート絶縁膜膜厚を有する第4の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタとを有する第2の単位ゲート回路を
含む、請求項18記載の半導体装置。
19. The first gate circuit is connected to the first power supply line, receives a first input signal at a gate, and receives a first input signal.
A first insulated gate field effect transistor having a gate insulating film thickness of A first unit gate circuit having a second insulated gate type field effect transistor having a gate insulating film thickness of, wherein the second gate circuit has a source connected to the second power supply line, and A third insulated gate field effect transistor having a first gate insulating film thickness while receiving a second input signal at a gate, and a source connected to a fourth power supply line, and a gate connected to the second input signal. 20. The semiconductor device according to claim 18, further comprising a second unit gate circuit having a second gate insulating film and a fourth insulated gate field effect transistor having said second gate insulating film thickness.
【請求項20】 前記第1のゲート回路と縦続接続さ
れ、前記第1のゲート回路の出力信号を受ける第3のゲ
ート回路をさらに備え、前記第3のゲート回路は、前記
第1の電源ノードと第3の電源線の電圧を両動作電源電
圧として受けかつ絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
構成要素として含み、 前記第2のゲート回路と縦続接続され、前記第2の電源
ノードと第4の電源線の電圧を両動作電源電圧として受
けかつ構成要素として絶縁ゲート型電界効果トランジス
タを含む第4のゲート回路と、 前記第3の電源線と第3の電源ノードとの間に接続され
かつ前記動作サイクル指示信号に応答して前記第1のス
イッチングトランジスタと同相でオン/オフ状態となる
第3のスイッチングトランジスタと、 前記第4の電源線と第4の電源ノードとの間に接続さ
れ、前記動作サイクル指示信号に応答して前記第2のス
イッチングトランジスタと同相でオン/オフする第4の
スイッチングトランジスタとをさらに備え、 前記第3のスイッチングトランジスタのサイズと前記第
3のゲート回路の前記第3の電源線に接続する絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタのサイズの比は、前記第4の
スイッチングトランジスタのサイズと前記第4のゲート
回路の前記第4の電源線に接続する絶縁ゲート型電界効
果トランジスタのサイズの比に等しい、請求項18記載
の半導体装置。
20. The semiconductor device further comprising a third gate circuit cascaded with the first gate circuit and receiving an output signal of the first gate circuit, wherein the third gate circuit is connected to the first power supply node. And an insulated gate field effect transistor as components, and cascade-connected to the second gate circuit, the second power supply node and a fourth power supply. A fourth gate circuit receiving the voltage of the line as both operation power supply voltages and including an insulated gate field effect transistor as a component, and being connected between the third power supply line and a third power supply node, and A third switching transistor which is turned on / off in the same phase as the first switching transistor in response to a cycle instruction signal; a fourth power supply line and a fourth power supply node; And a fourth switching transistor that is turned on / off in phase with the second switching transistor in response to the operation cycle instruction signal, and the size of the third switching transistor and the third switching transistor. The ratio of the size of the insulated gate field effect transistor connected to the third power supply line of the gate circuit is the size of the fourth switching transistor and the size of the fourth switching transistor connected to the fourth power supply line of the fourth gate circuit. 19. The semiconductor device according to claim 18, wherein the size ratio is equal to the size of the insulated gate field effect transistor.
【請求項21】 前記第3のゲート回路の前記第1の電
源ノードに接続する絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
は、第2のゲート絶縁膜膜厚を有し、かつ前記第3の電
源線に接続する絶縁ゲート型電界効果トランジスタは前
記第2のゲート絶縁膜膜厚よりも厚い第1のゲート絶縁
膜膜厚を有し、 前記第4のゲート回路の前記第2の電源ノードに接続す
る絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、前記第2のゲ
ート絶縁膜膜厚を有し、かつ前記第4の電源線に接続す
る絶縁ゲート型電界効果トランジスタは前記第1のゲー
ト絶縁膜膜厚を有する、請求項20記載の半導体装置。
21. An insulated gate field effect transistor connected to the first power supply node of the third gate circuit has a second gate insulating film thickness and is connected to the third power supply line. An insulated gate field effect transistor having a first gate insulating film thickness greater than the second gate insulating film thickness, and an insulated gate connected to the second power supply node of the fourth gate circuit The field-effect transistor has a thickness of the second gate insulating film, and the insulated gate field-effect transistor connected to the fourth power supply line has the thickness of the first gate insulating film. 21. The semiconductor device according to 20.
【請求項22】 前記第1のゲート回路の前記第1の電
源線に接続する絶縁ゲート型電界効果トランジスタまた
は前記第2のゲート回路の前記第2の電源線に接続する
絶縁ゲート型電界効果トランジスタのサイズと前記第1
または第2のスイッチングトランジスタの比に等しいサ
イズ比を有するレプリカスイッチングトランジスタおよ
びレプリカゲート回路を含むレプリカ回路をさらに備
え、 前記レプリカスイッチングトランジスタは前記レプリカ
ゲート回路へ動作電源電圧を供給し、 前記動作サイクル指示信号に応答して前記第1および第
2の電源線へ前記レプリカゲート回路の動作電源電圧に
相当する電圧を伝達する伝達回路をさらに備える、請求
項18記載の半導体装置。
22. An insulated gate field effect transistor connected to the first power supply line of the first gate circuit or an insulated gate field effect transistor connected to the second power supply line of the second gate circuit The size of the first
Or a replica circuit including a replica switching transistor and a replica gate circuit having a size ratio equal to the ratio of the second switching transistor, wherein the replica switching transistor supplies an operation power supply voltage to the replica gate circuit, and the operation cycle instruction 19. The semiconductor device according to claim 18, further comprising a transmission circuit transmitting a voltage corresponding to an operation power supply voltage of said replica gate circuit to said first and second power supply lines in response to a signal.
【請求項23】 前記伝達回路は、前記レプリカゲート
回路の動作電源電圧と出力ノードの電圧とを比較し、該
比較結果に従って前記出力ノードの電圧を調整する比較
回路と、 前記動作サイクル指示信号に応答して前記出力ノードを
前記第1および第2の電源線にそれぞれ結合するスイッ
チング回路を含む、請求項22記載の半導体装置。
23. A transfer circuit for comparing an operation power supply voltage of the replica gate circuit with a voltage of an output node, and adjusting a voltage of the output node according to a result of the comparison. 23. The semiconductor device according to claim 22, further comprising a switching circuit responsively coupling said output node to said first and second power supply lines, respectively.
【請求項24】 前記第1および第2の電源線を前記動
作サイクル指示信号に応答して結合するためのスイッチ
ング回路をさらに備える、請求項18記載の半導体装
置。
24. The semiconductor device according to claim 18, further comprising a switching circuit for coupling said first and second power supply lines in response to said operation cycle instruction signal.
【請求項25】 前記第3または第4のゲート回路の前
記第3または第4の電源線に接続する絶縁ゲート型電界
効果トランジスタのサイズと前記第3または第4のスイ
ッチングトランジスタのサイズの比に等しいサイズ比を
有するレプリカスイッチングトランジスタおよびレプリ
カゲート回路を含むレプリカ回路をさらに備え、前記レ
プリカスイッチングトランジスタは前記レプリカゲート
回路へ動作電源電圧を供給し、 前記動作サイクル指示信号に応答して前記第3および第
4の電源線へ前記レプリカゲート回路の動作電源電圧に
相当する電圧を伝達する伝達回路をさらに備える、請求
項20記載の半導体装置。
25. The ratio of the size of the insulated gate field effect transistor connected to the third or fourth power supply line of the third or fourth gate circuit to the size of the third or fourth switching transistor. A replica circuit including a replica switching transistor and a replica gate circuit having equal size ratios, wherein the replica switching transistor supplies an operating power supply voltage to the replica gate circuit; 21. The semiconductor device according to claim 20, further comprising a transmission circuit for transmitting a voltage corresponding to an operation power supply voltage of said replica gate circuit to a fourth power supply line.
【請求項26】 前記伝達回路は、前記レプリカゲート
回路の動作電源電圧と出力ノードの電圧とを比較し、該
比較結果に従って前記出力ノードの電圧を調整する比較
回路と、 前記動作サイクル指示信号に応答して前記出力ノードを
前記第3および第4の電源線にそれぞれ結合するスイッ
チング回路を含む、請求項25記載の半導体装置。
26. A comparison circuit for comparing an operation power supply voltage of the replica gate circuit with a voltage of an output node, and adjusting a voltage of the output node according to a result of the comparison. 26. The semiconductor device according to claim 25, further comprising a switching circuit responsively coupling said output node to said third and fourth power supply lines, respectively.
【請求項27】 前記第3および第4の電源線を前記動
作サイクル指示信号に応答して結合するためのスイッチ
ング回路をさらに備える、請求項20記載の半導体装
置。
27. The semiconductor device according to claim 20, further comprising a switching circuit for coupling said third and fourth power supply lines in response to said operation cycle instruction signal.
【請求項28】 スタンバイサイクルとアクティブサイ
クルとを有する半導体装置であって、 シリコン・オン・インシュレータ構成の第1および第2
のトランジスタを有し、入力信号に所定の処理を施して
出力するゲート回路を備え、前記入力信号の論理レベル
は、前記スタンバイサイクル時予め定められており、前
記第1および第2のトランジスタは、3ナノメータ以下
のシリコン酸化膜膜厚と実質的に同じゲートトンネル障
壁を有するゲート絶縁膜を有し、 前記第1および第2のトランジスタのボディ領域へバイ
アス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路を備
え、前記バイアス電圧印加回路は、前記スタンバイサイ
クル時前記第1および第2のトランジスタのうちの少な
くともオン状態となるトランジスタのボディ領域のバイ
アスを前記アクティブサイクル時のバイアスよりも深く
する回路を含み、 前記シリコン・オン・インシュレータ構造は、絶縁膜上
に形成される半導体基板領域を有し、前記第1および第
2のトランジスタが前記半導体基板領域に形成される、
半導体装置。
28. A semiconductor device having a standby cycle and an active cycle, comprising: a first and a second silicon-on-insulator structure.
A gate circuit that performs a predetermined process on an input signal and outputs the processed signal, a logic level of the input signal is predetermined in the standby cycle, and the first and second transistors are A bias voltage applying circuit for applying a bias voltage to a body region of the first and second transistors, comprising a gate insulating film having a gate tunnel barrier substantially equal to a silicon oxide film thickness of 3 nanometers or less. The bias voltage applying circuit includes a circuit that makes a bias of a body region of at least an on-state transistor of the first and second transistors in the standby cycle deeper than a bias in the active cycle. The silicon-on-insulator structure is a semiconductor substrate formed on an insulating film. It has an area, the first and second transistors are formed in the semiconductor substrate region,
Semiconductor device.
【請求項29】 スタンバイサイクルとアクティブサイ
クルとを有する半導体装置であって、 シリコン・オン・インシュレータ構成の第1および第2
のトランジスタを有し、入力信号に所定の論理処理を施
して出力するゲート回路と、 前記第1および第2のトランジスタのボディ領域へバイ
アス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路を備
え、前記バイアス電圧印加回路は、前記第1および第2
のトランジスタのボディ領域のバイアスを前記スタンバ
イサイクル時前記アクティブサイクル時のバイアスより
もともに深くする回路を含み、 前記シリコン・オン・インシュレータ構成は、絶縁膜上
に形成される半導体基板領域を備え、前記半導体基板領
域に前記第1および第2のトランジスタが形成される、
半導体装置。
29. A semiconductor device having a standby cycle and an active cycle, comprising a first and a second silicon-on-insulator configuration.
A gate circuit that performs predetermined logic processing on an input signal and outputs the input signal; and a bias voltage application circuit that applies a bias voltage to a body region of the first and second transistors. The voltage applying circuit includes the first and second voltage applying circuits.
A circuit for making the bias of the body region of the transistor deeper than the bias during the standby cycle and the bias during the active cycle, wherein the silicon-on-insulator configuration includes a semiconductor substrate region formed on an insulating film; The first and second transistors are formed in a semiconductor substrate region;
Semiconductor device.
【請求項30】 前記ゲート回路と縦続接続される複数
の論理ゲートをさらに備え、 前記複数の論理ゲートの各々は、前記シリコン・オン・
インシュレータ構造の第3および第4のトランジスタを
含み、前記第3および第4のトランジスタは、前記第1
および第2の電源ノードの間に接続されかつそれぞれの
ゲートに前段の回路の出力信号を受け、 前記バイアス電圧印加回路は、前記複数の論理ゲートの
各々の第3および第4のトランジスタのボディ領域のバ
イアスを、前記第1および第2のトランジスタのボディ
領域のバイアスと共通に制御する、請求項29記載の半
導体装置。
30. The semiconductor device further comprising a plurality of logic gates cascaded with the gate circuit, wherein each of the plurality of logic gates is
The semiconductor device includes third and fourth transistors having an insulator structure, wherein the third and fourth transistors are connected to the first transistor.
And a second power supply node connected between the first and second power supply nodes and receiving at respective gates an output signal of a preceding circuit, wherein the bias voltage applying circuit comprises a body region of a third and fourth transistor of each of the plurality of logic gates 30. The semiconductor device according to claim 29, wherein said bias is controlled in common with the bias of the body regions of said first and second transistors.
【請求項31】 アクティブサイクルとスタンバイサイ
クルとを有する半導体装置であって、 第1の電源ノードと出力ノードとの間に接続され、かつ
入力信号をゲートに受ける第1の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタを備え、前記入力信号は前記スタンバイサ
イクル時の論理レベルが予め定められており、前記第1
の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは前記スタンバイ
サイクル時前記入力信号に応答してオン状態となり、か
つ埋込チャネル型絶縁ゲート型電界効果トランジスタで
構成され、さらに前記出力ノードと第2の電源ノードと
の間に接続され、前記入力信号をゲートに受け、前記第
1の絶縁ゲート型電界効果トランジスタと相補的にオン
状態となる第2の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
備える、半導体装置。
31. A semiconductor device having an active cycle and a standby cycle, wherein the first insulated gate field effect transistor is connected between a first power supply node and an output node and receives an input signal at its gate. Wherein the input signal has a predetermined logic level during the standby cycle, and
The insulated gate field effect transistor is turned on in response to the input signal during the standby cycle, and is constituted by a buried channel type insulated gate field effect transistor, and further comprises an output node and a second power supply node. And a second insulated gate field effect transistor connected between the second insulated gate field effect transistor and receiving the input signal at its gate and turned on complementarily with the first insulated gate field effect transistor.
【請求項32】 前記第1および第2の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタは、ゲート絶縁膜の膜厚が等しい、
請求項31記載の半導体装置。
32. The first and second insulated gate field effect transistors, wherein gate insulating films have the same thickness.
The semiconductor device according to claim 31.
【請求項33】 前記第2の電源ノードは、前記スタン
バイサイクル時、オフ状態となるスイッチングトランジ
スタを介して主電源電圧供給線に接合される、請求項3
1記載の半導体装置。
33. The second power supply node is connected to a main power supply voltage supply line via a switching transistor that is turned off during the standby cycle.
2. The semiconductor device according to 1.
【請求項34】 前記スイッチングトランジスタは、埋
込チャネル型絶縁ゲート型電界効果トランジスタで構成
される、請求項33記載の半導体装置。
34. The semiconductor device according to claim 33, wherein said switching transistor comprises a buried channel type insulated gate field effect transistor.
【請求項35】 アクティブサイクルとスタンバイサイ
クルとを有する半導体装置であって、 第1の電源ノードと出力ノードの間に接続されかつゲー
トに入力信号を受ける第1の絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタを備え、前記入力信号は前記スタンバイサイク
ル時の論理レベルが予め定められており、かつ前記第1
の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは前記スタンバイ
サイクル時前記入力信号に応答してオン状態となりかつ
ゲート空乏型絶縁ゲート型電界効果トランジスタで構成
され、さらに前記出力ノードと第2の電源ノードとの間
に接続され、前記入力信号をゲートに受けて前記第1の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタと相補的にオン状態
となる第2の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを備え
る、半導体装置。
35. A semiconductor device having an active cycle and a standby cycle, comprising: a first insulated gate field effect transistor connected between a first power supply node and an output node and having a gate receiving an input signal. , The input signal has a predetermined logic level during the standby cycle, and
The insulated gate field effect transistor is turned on in response to the input signal during the standby cycle, and is constituted by a gate depleted insulated gate field effect transistor. A semiconductor device, comprising: a second insulated gate field effect transistor connected to the gate and receiving the input signal at a gate and turned on complementarily with the first insulated gate field effect transistor.
【請求項36】 前記第1および第2の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタは、ゲート絶縁膜の膜厚が等しい、
請求項35記載の半導体装置。
36. The first and second insulated gate field effect transistors, wherein gate insulating films have the same thickness.
The semiconductor device according to claim 35.
【請求項37】 前記第2の電源ノードは、前記スタン
バイサイクル時オフ状態となるスイッチングトランジス
タを介して主電源電圧供給線に結合される、請求項35
記載の半導体装置。
37. The power supply node according to claim 35, wherein the second power supply node is coupled to a main power supply voltage line via a switching transistor that is turned off during the standby cycle.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項38】 前記スイッチングトランジスタは、ゲ
ート空乏型絶縁ゲート型電界効果トランジスタである、
請求項37記載の半導体装置。
38. The switching transistor is a gate depletion type insulated gate field effect transistor,
The semiconductor device according to claim 37.
【請求項39】 与えられた信号をラッチするためのラ
ッチ回路を備え、前記ラッチ回路は、第1のゲートトン
ネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
構成要素として含み、さらに前記ラッチ回路に結合さ
れ、前記ラッチ回路のラッチ出力信号に所定の処理を施
すゲート回路を備え、前記ゲート回路は、前記第1のゲ
ートトンネル障壁よりも小さな第2のゲートトンネル障
壁の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素とし
て含む、半導体装置。
39. A latch circuit for latching a given signal, the latch circuit including an insulated gate field effect transistor having a first gate tunnel barrier as a component, and further coupled to the latch circuit. A gate circuit for performing a predetermined process on a latch output signal of the latch circuit, wherein the gate circuit forms an insulated gate field effect transistor having a second gate tunnel barrier smaller than the first gate tunnel barrier. A semiconductor device that is included as an element.
【請求項40】 前記ゲート回路の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタは、膜厚3ナノメータのシリコン酸化膜
の与えるゲートトンネル障壁以下のゲートトンネル障壁
を与えるゲート絶縁膜を有する、請求項39記載の半導
体装置。
40. The semiconductor device according to claim 39, wherein the insulated gate field effect transistor of the gate circuit has a gate insulating film that provides a gate tunnel barrier equal to or less than a gate tunnel barrier provided by a silicon oxide film having a thickness of 3 nanometers. .
【請求項41】 アクティブサイクル時、与えられた信
号をラッチするための第1のラッチ回路を備え、前記第
1のラッチ回路は、第1のゲートトンネル障壁を有する
絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素として含
み、 スタンバイサイクル時与えられた信号をラッチするため
の第2のラッチ回路を備え、前記第2のラッチ回路は、
前記第1のゲートトンネル障壁よりも大きな第2のゲー
トトンネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタを構成要素として含み、さらに前記アクティブサイ
クルから前記スタンバイサイクルへの移行時に前記第1
のラッチ回路のラッチ出力信号を前記第2のラッチ回路
へ転送しかつ前記スタンバイサイクルから前記アクティ
ブサイクルへの移行時前記第2のラッチ回路のラッチ信
号を前記第1のラッチ回路へ転送するための転送回路を
備える、半導体装置。
41. A first latch circuit for latching a given signal in an active cycle, wherein the first latch circuit comprises an insulated gate field effect transistor having a first gate tunnel barrier. A second latch circuit for latching a signal applied during a standby cycle, the second latch circuit comprising:
An insulated gate field effect transistor having a second gate tunnel barrier larger than the first gate tunnel barrier as a component, and further comprising the first gate tunnel barrier at the time of transition from the active cycle to the standby cycle.
Transferring the latch output signal of the second latch circuit to the second latch circuit and transferring the latch signal of the second latch circuit to the first latch circuit when the standby cycle shifts to the active cycle. A semiconductor device including a transfer circuit.
【請求項42】 前記転送回路は、前記アクティブサイ
クルおよびスタンバイサイクルを指示する動作サイクル
指示信号が前記アクティブサイクルを示す間、前記第1
のラッチ回路のラッチ信号を前記第2のラッチ回路へ転
送する、請求項41記載の半導体装置。
42. The transfer circuit, wherein the operation cycle instruction signal for instructing the active cycle and the standby cycle indicates the active cycle.
42. The semiconductor device according to claim 41, wherein a latch signal of said latch circuit is transferred to said second latch circuit.
【請求項43】 前記転送回路は、前記第1のラッチ回
路に対して動作が行なわれるときに活性化される、請求
項41記載の半導体装置。
43. The semiconductor device according to claim 41, wherein said transfer circuit is activated when an operation is performed on said first latch circuit.
【請求項44】 前記第1のラッチ回路は、クロック信
号に従って動作するパイプラインステージに結合され、
前記第1のラッチ回路のスタンバイサイクルおよびアク
ティブサイクルを示す動作サイクル指示信号に応答し
て、前記第1のラッチ回路に対する動作が行なわれた次
のクロックサイクルで前記転送回路による前記第1のラ
ッチ回路から前記第2のラッチ回路へのラッチ信号の転
送が行なわれる、請求項41記載の半導体装置。
44. The first latch circuit is coupled to a pipeline stage that operates according to a clock signal,
In response to an operation cycle instruction signal indicating a standby cycle and an active cycle of the first latch circuit, the first latch circuit by the transfer circuit in the next clock cycle in which the operation on the first latch circuit is performed 42. The semiconductor device according to claim 41, wherein a latch signal is transferred from said memory cell to said second latch circuit.
【請求項45】 プリチャージ指示信号の活性化に応答
してプリチャージノードを所定電圧にプリチャージする
ためのプリチャージ用絶縁ゲート型電界効果トランジス
タを備え、前記プリチャージ用絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタは、第1のゲートトンネル障壁を有し、 前記プリチャージノードに結合され、前記プリチャージ
指示信号の活性化時スタンバイ状態となり、かつ前記プ
リチャージ指示信号の非活性化時与えられた信号に従っ
て前記プリチャージノードを駆動するためのゲート回路
を備え、前記ゲート回路は、前記第1のゲートトンネル
障壁よりも小さな第2のゲートトンネル障壁を有する絶
縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素として含
む、半導体装置。
45. An insulated gate field effect transistor for precharging for precharging a precharge node to a predetermined voltage in response to activation of a precharge instruction signal, wherein said insulated gate field effect transistor for precharge is provided. Has a first gate tunnel barrier, is coupled to the precharge node, enters a standby state when the precharge instruction signal is activated, and operates in accordance with a signal applied when the precharge instruction signal is inactive. A semiconductor device, comprising: a gate circuit for driving a precharge node; wherein the gate circuit includes an insulated gate field effect transistor having a second gate tunnel barrier smaller than the first gate tunnel barrier as a component. .
【請求項46】 前記プリチャージ指示信号の非活性化
から活性化への移行時に活性化されるプリチャージ補助
指示信号に応答して、前記プリチャージノードを前記所
定電圧レベルにプリチャージするプリチャージ補助トラ
ンジスタをさらに備え、前記プリチャージ補助トランジ
スタは、前記第2のゲートトンネル障壁を有する絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタを備える、請求項45記載
の半導体装置。
46. A precharge for precharging the precharge node to the predetermined voltage level in response to a precharge auxiliary instruction signal activated when the precharge instruction signal shifts from inactivation to activation. 46. The semiconductor device according to claim 45, further comprising an auxiliary transistor, wherein the precharge auxiliary transistor comprises an insulated gate field effect transistor having the second gate tunnel barrier.
【請求項47】 前記半導体装置は、前記ゲート回路が
動作するアクティブサイクルと前記ゲート回路がスタン
バイ状態におかれるスタンバイサイクルとを有し、 前記プリチャージ指示信号を前記スタンバイサイクルが
所定時間以上続くときに与えられるスリープモード指示
信号に応答して活性化し、さらに前記スリープモード指
示信号の非活性化時前記スタンバイサイクル時に活性化
し、かつ前記スリープモード指示信号の活性化時非活性
化するスタンバイ指示信号を発生するための制御回路
と、 前記スタンバイ指示信号の活性化時前記プリチャージノ
ードを前記所定電圧にプリチャージするスタンバイプリ
チャージ用トランジスタをさらに備え、前記スタンバイ
プリチャージ用トランジスタは、前記第2のゲートトン
ネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
備える、請求項45記載の半導体装置。
47. The semiconductor device, comprising: an active cycle in which the gate circuit operates and a standby cycle in which the gate circuit is in a standby state, wherein the precharge instruction signal is supplied when the standby cycle continues for a predetermined time or more. A standby mode signal activated in response to a sleep mode instruction signal given to the sleep mode instruction signal, activated during the standby cycle when the sleep mode instruction signal is inactivated, and deactivated when the sleep mode instruction signal is activated. And a standby precharge transistor for precharging the precharge node to the predetermined voltage when the standby instruction signal is activated, wherein the standby precharge transistor has a second gate. Perfect with tunnel barrier A gate-type field effect transistor, 45. The semiconductor device according.
【請求項48】 スタンバイサイクルとアクティブサイ
クルとを有する半導体装置であって、 前記スタンバイサイクルから前記アクティブサイクルへ
の移行時所定期間活性化され、プリチャージノードを所
定電圧レベルにプリチャージするためのプリチャージ用
トランジスタと、 前記アクティブサイクル時、与えられた信号に従って前
記プリチャージノードを駆動するゲート回路を備え、前
記ゲート回路は、前記プリチャージ用トランジスタと同
じゲートトンネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタを構成要素として含み、前記ゲートトンネル
障壁は、膜厚3ナノメータのシリコン酸化膜が与えるゲ
ートトンネル障壁以下の大きさのゲートトンネル障壁で
ある、半導体装置。
48. A semiconductor device having a standby cycle and an active cycle, wherein the semiconductor device is activated for a predetermined period when shifting from the standby cycle to the active cycle, and is used for precharging a precharge node to a predetermined voltage level. A charging transistor; and a gate circuit for driving the precharge node in accordance with a given signal during the active cycle, wherein the gate circuit has the same gate tunnel barrier as the precharge transistor. Wherein the gate tunnel barrier is a gate tunnel barrier having a size equal to or smaller than a gate tunnel barrier provided by a silicon oxide film having a thickness of 3 nanometers.
【請求項49】 前記スタンバイサイクル時前記プリチ
ャージノードを前記所定電圧と異なる極性の電圧レベル
に保持するためのフローティング防止用の絶縁ゲート型
電界効果トランジスタをさらに含み、前記フローティン
グ防止用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、前記
プリチャージ用トランジスタよりも大きなゲートトンネ
ル障壁を有する、請求項48記載の半導体装置。
49. An insulated gate field effect transistor for preventing floating for holding the precharge node at a voltage level having a polarity different from the predetermined voltage during the standby cycle, wherein the insulated gate type for preventing floating is further included. 49. The semiconductor device according to claim 48, wherein the field effect transistor has a larger gate tunnel barrier than the precharge transistor.
【請求項50】 アクティブサイクルとスタンバイサイ
クルとを有する半導体装置であって、 前記スタンバイサイクル時に活性化されるプリチャージ
指示信号に応答して活性化され、プリチャージノードを
所定電圧にプリチャージするためのプリチャージ用トラ
ンジスタを備え、前記プリチャージ用トランジスタは、
第1のゲートトンネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効
果トランジスタを備え、 前記アクティブサイクル時、与えられた信号に従って前
記プリチャージノードを駆動するためのゲート回路を備
え、前記ゲート回路は前記第1のゲートトンネル障壁を
有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素と
して含み、さらにスリープモードの解除時前記プリチャ
ージトランジスタを活性化し、かつ前記スリープモード
時前記プリチャージトランジスタをオフ状態に維持する
制御回路を備え、前記スリープモードは、前記スタンバ
イサイクルが所定時間以上継続するときに設定される、
半導体装置。
50. A semiconductor device having an active cycle and a standby cycle, wherein the semiconductor device is activated in response to a precharge instruction signal activated in the standby cycle to precharge a precharge node to a predetermined voltage. Wherein the precharging transistor comprises:
An insulated gate field effect transistor having a first gate tunnel barrier; and a gate circuit for driving the precharge node in accordance with a given signal during the active cycle, wherein the gate circuit comprises the first gate Including an insulated gate field effect transistor having a tunnel barrier as a component, further comprising a control circuit for activating the precharge transistor when releasing sleep mode, and maintaining the precharge transistor in an off state during the sleep mode, The sleep mode is set when the standby cycle continues for a predetermined time or more.
Semiconductor device.
【請求項51】 記憶データのリフレッシュが必要な複
数のメモリセル、前記複数のメモリセルのリフレッシュ
を指示するリフレッシュ要求を所定間隔で出力するタイ
マ回路、 前記複数のメモリセルのリフレッシュすべきメモリセル
を特定するリフレッシュアドレスを発生するためのリフ
レッシュアドレスカウンタ、および前記リフレッシュ要
求と前記リフレッシュアドレスとに従って前記複数のメ
モリセルのリフレッシュアドレスが指定するメモリセル
の記憶データのリフレッシュを行なうためのリフレッシ
ュ系回路を備え、前記タイマ回路およびリフレッシュア
ドレスカウンタは、第1のゲートトンネル障壁を有する
絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素として含
み、前記リフレッシュ系回路が、前記第1のゲートトン
ネル障壁以下の大きさの第2のゲートトンネル障壁を有
する絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素とし
て含む、半導体装置。
51. A plurality of memory cells requiring storage data refresh, a timer circuit for outputting a refresh request instructing refresh of the plurality of memory cells at predetermined intervals, and a memory cell to be refreshed among the plurality of memory cells. A refresh address counter for generating a specified refresh address; and a refresh-related circuit for refreshing storage data of a memory cell specified by a refresh address of the plurality of memory cells in accordance with the refresh request and the refresh address. The timer circuit and the refresh address counter each include an insulated gate field effect transistor having a first gate tunnel barrier as a component, and the refresh circuit includes the first gate tunnel barrier. Comprising an insulated gate field effect transistor having a second gate tunnel barrier of magnitude below as components, a semiconductor device.
【請求項52】 前記第1のゲートトンネル障壁と前記
第2のゲートトンネル障壁とは同じ大きさであり、さら
に前記複数のメモリセルは行列状に配列され、前記リフ
レッシュアドレスは、メモリセル行を特定し、 前記リフレッシュが周期的に行なわれるリフレッシュモ
ード時非活性化されかつ前記メモリセルへのアクセス動
作が行なわれるノーマルモード時イネーブルされ、与え
られたアドレスおよび制御信号に従って前記複数のメモ
リセルの行を選択するための行系回路をさらに備え、前
記行系回路は、実質的に前記リフレッシュ系回路と動作
内容が同じであり、かつ前記第1のゲートトンネル障壁
よりも小さなゲートトンネル障壁を有する絶縁ゲート型
電界効果トランジスタを構成要素として含む、請求項5
1記載の半導体装置。
52. The first gate tunnel barrier and the second gate tunnel barrier have the same size, the plurality of memory cells are arranged in a matrix, and the refresh address is a memory cell row. Inactive, in a refresh mode in which the refresh is performed periodically, and enabled in a normal mode in which an access operation to the memory cell is performed, and a row of the plurality of memory cells in accordance with an applied address and control signal. Further comprising a row-related circuit for selecting the same, wherein the row-related circuit has substantially the same operation content as the refresh-related circuit, and has a gate tunnel barrier smaller than the first gate tunnel barrier. 6. A semiconductor device comprising a gate type field effect transistor as a component.
2. The semiconductor device according to 1.
【請求項53】 前記リフレッシュモードは、前記タイ
マ回路からのリフレッシュ要求に応答してリフレッシュ
が行なわれるリフレッシュアクティブサイクルと、前記
リフレッシュ要求の発行を待つリフレッシュスタンバイ
サイクルとを有し、 前記リフレッシュスタンバイサイクル時、前記リフレッ
シュ系回路のゲートトンネル電流抑制機構を活性化する
ための制御回路をさらに備える、請求項51記載の半導
体装置。
53. The refresh mode includes a refresh active cycle in which refresh is performed in response to a refresh request from the timer circuit, and a refresh standby cycle for waiting for issuance of the refresh request. 52. The semiconductor device according to claim 51, further comprising a control circuit for activating a gate tunnel current suppressing mechanism of said refresh circuit.
【請求項54】 前記ゲートトンネル電流抑制機構は、
前記リフレッシュ系回路へ電源電圧を供給する電源トラ
ンジスタを含み、前記電源トランジスタは、活性化時前
記電源電圧の供給を停止し、かつ前記第1のゲートトン
ネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
備える、請求項53記載の半導体装置。
54. The gate tunnel current suppressing mechanism,
A power supply transistor for supplying a power supply voltage to the refresh-related circuit, wherein the power supply transistor stops supplying the power supply voltage when activated and includes an insulated gate field effect transistor having the first gate tunnel barrier 54. The semiconductor device according to claim 53.
【請求項55】 前記複数のメモリセルは行列状に配列
され、前記リフレッシュアドレスはメモリセルの行を特
定し、 前記半導体装置は、さらに、前記複数のメモリセルの列
選択に関連する動作を行なう列系回路と、 前記リフレッシュモード時、前記列系回路の列系ゲート
トンネル電流抑制機構を活性化するための制御回路をさ
らに備える、請求項51記載の半導体装置。
55. The plurality of memory cells are arranged in a matrix, the refresh address specifies a row of memory cells, and the semiconductor device further performs an operation related to column selection of the plurality of memory cells. 52. The semiconductor device according to claim 51, further comprising: a column-related circuit; and a control circuit for activating a column-related gate tunnel current suppressing mechanism of the column-related circuit in the refresh mode.
【請求項56】 前記列系トンネル電流抑制機構は、前
記列系回路へ電源電圧を供給する列系電源トランジスタ
を含み、前記列系電源トランジスタは、活性化時前記列
系回路への電源電圧の供給を停止し、かつ前記第1のゲ
ートトンネル障壁を有する絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタを備える、請求項55記載の半導体装置。
56. The column-related tunnel current suppressing mechanism includes a column-related power supply transistor for supplying a power-supply voltage to the column-related circuit, wherein the column-related power supply transistor activates a power supply voltage to the column-related circuit when activated. 56. The semiconductor device according to claim 55, further comprising an insulated gate field effect transistor that stops supplying power and has the first gate tunnel barrier.
【請求項57】 動作時少なくとも前記複数のメモリセ
ルの記憶データを利用して演算処理を行なうロジック回
路と、 前記リフレッシュモード時前記ロジック回路への電源電
圧供給を遮断するためのロジック電源トランジスタをさ
らに備える、請求項51記載の半導体装置。
57. A logic circuit for performing an arithmetic process using at least data stored in the plurality of memory cells during operation, and a logic power supply transistor for shutting off a power supply to the logic circuit in the refresh mode. 52. The semiconductor device according to claim 51, comprising:
【請求項58】 前記ロジック電源トランジスタは、前
記第1のゲートトンネル障壁を有する絶縁ゲート型電界
効果トランジスタを備える、請求項57記載の半導体装
置。
58. The semiconductor device according to claim 57, wherein said logic power supply transistor comprises an insulated gate field effect transistor having said first gate tunnel barrier.
【請求項59】 絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
構成要素として含むロジック回路、 前記ロジック回路の内部ノードに対応して設けられ、該
対応の内部ノードの信号をラッチするためのラッチ回
路、および前記ラッチ回路に結合され、前記ラッチ回路
の信号を転送するためのテストパスを備え、少なくとも
前記ロジック回路は、スタンバイ状態時にはゲートトン
ネル電流が低減される状態に設定される、半導体装置。
59. A logic circuit including an insulated gate field effect transistor as a component, a latch circuit provided corresponding to an internal node of the logic circuit, and latching a signal of the corresponding internal node, and the latch A semiconductor device, comprising: a test path coupled to a circuit, for transferring a signal of the latch circuit, wherein at least the logic circuit is set to a state in which a gate tunnel current is reduced in a standby state.
【請求項60】 前記ラッチ回路は、前記ロジック回路
の構成要素である絶縁ゲート型電界効果トランジスタよ
りも前記スタンバイ状態時のゲートトンネル電流による
リーク電流が小さな絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
を構成要素として含む、請求項59記載の半導体装置。
60. The latch circuit includes an insulated gate field effect transistor having a smaller leak current due to a gate tunnel current in the standby state than the insulated gate field effect transistor which is a component of the logic circuit. 60. The semiconductor device according to claim 59.
【請求項61】 前記ラッチ回路は、前記ロジック回路
の構成要素である絶縁ゲート型電界効果トランジスタの
ゲートトンネル障壁よりも大きなゲートトンネル障壁を
有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタで構成され
る、請求項59記載の半導体装置。
61. The latch circuit according to claim 59, wherein the latch circuit comprises an insulated gate field effect transistor having a gate tunnel barrier larger than a gate tunnel barrier of an insulated gate field effect transistor which is a component of the logic circuit. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項62】 前記ラッチ回路は、前記ロジック回路
の内部状態を外部で観測可能とするためのスキャンパス
を構成するスキャンレジスタである、請求項59記載の
半導体装置。
62. The semiconductor device according to claim 59, wherein said latch circuit is a scan register forming a scan path for enabling an internal state of said logic circuit to be observed externally.
【請求項63】 前記ラッチ回路は、前記ロジック回路
の内部状態を外部から制御可能とするためのスキャンパ
スを構成するスキャンレジスタである、請求項59記載
の半導体装置。
63. The semiconductor device according to claim 59, wherein said latch circuit is a scan register forming a scan path for enabling an internal state of said logic circuit to be controlled from outside.
【請求項64】 活性化時所定の動作を行なう複数の内
部回路を備え、前記複数の内部回路の各々は、絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを構成要素として含み、さら
に前記複数の内部回路のうちの活性化すべき内部回路を
指定する内部回路指定信号に応答して、該指定された内
部回路を活性化するための内部回路活性化信号を発生す
るための活性制御回路、および動作モード指示信号と前
記内部回路活性化信号とに応答して、前記複数の内部回
路のうちの非活性状態の内部回路の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタのゲートトンネル電流を、活性状態の内
部回路の絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートト
ンネル電流よりも小さい状態に保持する電流制御回路を
備え、前記動作モード指示信号は、前記複数の内部回路
の動作可能期間であるアクティブサイクルと前記複数の
内部回路が動作を停止するスタンバイサイクルとを指定
する、半導体装置。
64. A plurality of internal circuits performing a predetermined operation when activated, each of said plurality of internal circuits includes an insulated gate field effect transistor as a constituent element, and further includes: An activation control circuit for generating an internal circuit activation signal for activating the designated internal circuit in response to an internal circuit designating signal designating an internal circuit to be activated, and an operation mode instruction signal; In response to the internal circuit activation signal, the gate tunnel current of the insulated gate field effect transistor of the inactive internal circuit of the plurality of internal circuits is changed to the insulated gate field effect transistor of the active internal circuit. A current control circuit for holding a state smaller than the gate tunnel current of the plurality of internal circuits. And a standby cycle in which the plurality of internal circuits stop operating.
【請求項65】 前記電流制御回路は、前記動作モード
指示信号に応答して、前記スタンバイサイクル時には、
前記複数の内部回路の絶縁ゲート型電界効果トランジス
タのゲートトンネル電流を前記小さい状態に設定する、
請求項64記載の半導体装置。
65. The current control circuit, in response to the operation mode instruction signal, in the standby cycle,
Setting the gate tunnel current of the insulated gate field effect transistor of the plurality of internal circuits to the small state;
65. The semiconductor device according to claim 64.
【請求項66】 複数のノーマルメモリセルを有するノ
ーマルアレイ、 前記ノーマルアレイの欠陥を有する不良ノーマルメモリ
セルを救済するためのスペアメモリセルを有する冗長ア
レイ、 絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素として含
み、前記ノーマルアレイの選択メモリセルへアクセスす
るためのノーマルアクセス回路、 絶縁ゲート型電界効果トランジスタを構成要素として含
み、前記冗長アレイのスペアメモリセルへアクセスする
ためのスペアアクセス回路、および前記スペアアクセス
回路および前記ノーマルアクセス回路の非活性状態の回
路の絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートトンネ
ル電流を活性状態の回路のトランジスタのゲートトンネ
ル電流よりも大きくするための電源制御回路を備える、
半導体装置。
66. A normal array having a plurality of normal memory cells, a redundant array having spare memory cells for repairing a defective normal memory cell having a defect of the normal array, and an insulated gate field effect transistor as components. A normal access circuit for accessing a selected memory cell of the normal array, a spare access circuit including an insulated gate field effect transistor as a constituent element, and a spare access circuit for accessing a spare memory cell of the redundant array And a power supply control circuit for making the gate tunnel current of the insulated gate field effect transistor of the inactive circuit of the normal access circuit larger than the gate tunnel current of the transistor of the active circuit.
Semiconductor device.
【請求項67】 前記スペアアクセス回路および前記ノ
ーマルアクセス回路の各々は、選択的に活性化される複
数のサブアクセス回路を含み、 前記電源制御回路は、前記スペアアクセス回路および前
記ノーマルアクセス回路の非選択のサブアクセス回路を
選択されたサブアクセス回路のトランジスタのゲートト
ンネル電流よりも小さなゲートトンネル電流を有する状
態に設定する回路を含む、請求項66記載の半導体装
置。
67. Each of the spare access circuit and the normal access circuit includes a plurality of selectively activated sub access circuits, and the power supply control circuit includes a non-operating state of the spare access circuit and the normal access circuit. 67. The semiconductor device according to claim 66, further comprising a circuit for setting a selected sub-access circuit to a state having a gate tunnel current smaller than a gate tunnel current of a transistor of the selected sub-access circuit.
【請求項68】 アドレス信号に従って前記ノーマルア
クセス回路および前記スペアアクセス回路のいずれを活
性化するかを判定し、該判定結果に従って前記ノーマル
アクセス回路および前記スペアアクセス回路の一方を活
性化するための判定回路をさらに備え、前記判定回路
は、メモリセル選択動作を指示する動作モード指示信号
が活性化される前に前記判定動作を開始する、請求項6
6記載の半導体装置。
68. A determination for activating one of the normal access circuit and the spare access circuit according to an address signal, and a determination for activating one of the normal access circuit and the spare access circuit according to a result of the determination. 7. The circuit according to claim 6, further comprising a circuit, wherein the determination circuit starts the determination operation before an operation mode instruction signal instructing a memory cell selection operation is activated.
7. The semiconductor device according to 6.
【請求項69】 アドレス信号に従って前記ノーマルア
クセス回路および前記スペアアクセス回路のいずれを活
性化するかを判定し、該判定結果に従って前記ノーマル
アクセス回路および前記スペアアクセス回路の一方を活
性化するための判定回路をさらに備え、前記判定回路
は、メモリセル選択動作を指示する動作モード指示信号
と非同期で前記判定動作を実行する、請求項66記載の
半導体装置。
69. A determination for activating one of the normal access circuit and the spare access circuit according to an address signal, and a determination for activating one of the normal access circuit and the spare access circuit according to a result of the determination. 67. The semiconductor device according to claim 66, further comprising a circuit, wherein the determination circuit performs the determination operation asynchronously with an operation mode instruction signal instructing a memory cell selection operation.
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